apl. Prof. Dr. Zhong Li

(im Themenbereich des Forschungsschwerpunktes)

Integrating Renewable Energy Sources with Low Losses and Emissions into Dynamic Power Grids

Es werden drei für die Energiewende wichtige Themen behandelt, und zwar dynamisches Verhalten von Stromnetzen, Energieumwandlung und elektromagnetische Emissionen. Der Aufbau sogenannter intelligenter Stromnetze (Smart Grids) erfordert einen multidisziplinären Ansatz mit Beiträgen der Leistungselektronik, intelligenter Systeme und der Automatisierungstechnik sowie der Informationstechnik.

Die Bedeutung der Leistungselektronik ist grundlegend für die Entwicklung intelligenter Netze mit erneuerbaren und alternativen Energiequellen, die Stromwandlersysteme mit hohem Wirkungsgrad, optimale Energieübertragung, bidirektionalen Leistungsfluss, hohe Zuverlässigkeit, Synchronisierbarkeit, Widerstandsfähigkeit gegen elektromagnetische Störungen, intelligente Stromzähler, Telekommunikationsfähigkeit, Fehlertoleranz und vieles mehr erfordern. Smart Grids sind naturgemäß hochkomplexe, nicht-lineare dynamische Netze. Überwachung und Regelung sind zentrale Aufgaben, um ihnen Selbstheilungs-, Selbstorganisations- und Selbstkonfigurationsfähigkeiten zu verleihen.

Die Theorie komplexer Netze stellt eine vielversprechende Methode dar, um Fragen der Netzkomplexität wie Schadensanfälligkeit, Robustheit und spontanes Verhalten von Stromnetzen zu behandeln und zu simulieren. Mit der Z-Quellen-Topologie für leistungselektronische Komponenten soll ein neuartiger Halbbrückenwandler entwickelt werden, der mit seiner hohen Spannungspegelverstärkung den Erfordernissen der Photovoltaik Rechnung trägt. An Stromnetze sind Solarmodule mit maximaler Leistungspunktnachführung normalerweise mittels netzgekoppelter Wechselrichter angeschlossen, die deshalb eine wichtige Rolle bei der Gewährleistung hoher Qualität der in die Netze eingespeisten Solarenergie spielen.

Hochfrequentes Schalten in diesen Umrichtern führt jedoch zu ernsthaften elektromagnetischen Störungen, insbesondere bei hohen Leistungen. Um hier Abhilfe zu schaffen, soll eine neuartige Methode zur chaotischen sinusförmigen Pulsweitenmodulation für netzgekoppelte Wechselrichter erarbeitet werden, von der Entwurfsflexibilität und geringe Kosten erwartet werden. Die Ergebnisse o.g. Arbeiten sollen schließlich anhand eines Mikronetzes validiert werden, das von Quellen erneuerbarer Energie wie Solarzellen, Windkraftanlagen oder Energiespeichern gespeist wird und auch intelligente Zähler, neue Wandler usw. umfasst.