Power Electronics for Decentral Energy Systems (LEE-DE-DC)5 ECTS
(englische Bezeichnung: Power Electronics for Decentral Energy Systems)
(Prüfungsordnungsmodul: Power electronics for decentral energy systems)

Lehrveranstaltungen:

• • Power Electronics for Decentral Energy Systems
    (Vorlesung, 2 SWS, Martin März, Di, 10:15 - 11:45, Hans-Georg-Waeber-Saal; Vorlesung und Übung im Waeber-Saal am Fraunhofer-IISB, Schottkystr. 10. Audioaufzeichnung und Skript stehen auch in deutscher Sprache zur Verfügung)
  • Exercises on Power Electronics for Decentral Energy Systems
    (Übung, 2 SWS, Thomas Eberle et al., Di, 12:15 - 13:45, Hans-Georg-Waeber-Saal; Vorlesung und Übung im Waeber-Saal am Fraunhofer-IISB, Schottkystr. 10. Audioaufzeichnung und Skript stehen auch in deutscher Sprache zur Verfügung)

Empfohlene Voraussetzungen:

Grundlagen der Elektrotechnik I-III, Leistungselektronik

Inhalt:

ENGLISCH DESCRIPTION:

• Introduction, motivation

• AC vs. DC grids, DC grid topologies

• Application examples, voltage levels

• Protection and earthing concepts

• Control methods for local DC grids

• Modeling the frequency characteristic of switch-mode converters

• Impedance measuring under load

• Stability analysis in DC grids

Components of local DC grids:

• Battery storages (technologies, technical properties, electrical impedance characteristics and equivalent circuits, battery management, monitoring and protection systems (BMS))

• Regenerative power sources (PV, fuel cells) and their electrical characteristics

• Non-isolating DC/DC converters (basic topologies and properties)

• Isolating DC converters (basic topologies and properties)

• AC/DC converter (basic topologies and properties)

• Switches, plugs and protection devices for DC grids

• Arc discharges and their characteristics

DEUTSCHE INHALTSBESCHREIBUNG
Einführung

• Netztopologien

• Spannungsebenen, Schutz- und Erdungskonzepte

• Anwendungsbeispiele

Komponenten lokaler Gleichspannungsnetze

• Batteriespeicher (Technologien, Eigenschaften, elektrisches Impedanzverhalten, Ersatzschaltbilder, Schutz- und Überwachungsschaltungen)

• Elektrischen Eigenschaften regenerativer Stromquellen (PV, Brennstoffzellen)

• Nicht isolierende Gleichspannungswandler (Grundlagen, Topologien)

• Isolierende Gleichspannungswandler (Grundlagen, Topologien)

• AC/DC-Wandler (Grundlagen, Topologien)

• Schalter, Stecker und Schutzgeräte für Gleichspannung, Lichtbogeneigenschaften

Regelung lokaler Gleichspannungsnetze und Stabilitätsanalyse

• Regelverfahren für Gleichspannungsnetze

• Verfahren zur Impedanzmessung unter Last

• Modellierung des Frequenzverhaltens von Schaltwandlern und Netzen

• Analyse des Stabilitätsverhaltens
  

Lernziele und Kompetenzen:

ENGLISH DESCRIPTION:
Students who participate in this course will become familiar with the basics of decentral energy systems, their components and operation. After successfully completing this module, students:

• know the structure and topologies of local low-voltage direct current grids, the most important properties and error scenarios

• know the electrical properties of battery storage and regenerative power sources

• know the basic circuits of the various power electronic converters in a DC grid (DC / DC and AC / DC converters), their advantages and disadvantages

• understand the arc problem

• know solutions for the implementation of DC-compatible plugs, switches and protective devices

• know procedures for controlling decentral DC grids

• can model switch-mode converters and grids with regard to their dynamic behavior

• know procedures for impedance measurement in grids "under load"

• can carry out stability studies on DC grids

• are familiar with modern device power supply solutions using protective extra-low voltage

During the practicum students learn:

• dealing with power electronics measurement equipment

• measuring typical characteristics and important parameters of a power electronic circuit

• how to avoid the most common measurement problems

• safety rules when dealing with power electronics

GERMAN DESCRIPTION:

Die Studierenden

• kennen den Aufbau und die Topologien lokaler Niederspannungs-Gleichstromnetze, die wichtigsten Eigenschaften und Fehlerszenarien

• kennen die elektrischen Eigenschaften von Batteriespeichern und regenerativen Stromquellen

• kennen die Grundschaltungen der verschiedenen leistungselektronischen Wandler in einem Gleichspannungsnetz (DC/DC- und AC/DC-Wandler)

• analysieren die Schaltungsoptionen bezüglich ihrer Vor- und Nachteile

• verstehen die Lichtbogenproblematik

• kennen Lösungen zur Realisierung von gleichspannungstauglichen Steckern, Schaltern und Schutzgeräten

• kennen Verfahren zur Regelung lokaler Gleichspannungsnetze

• können Schaltwandler und Netze bezügliche ihres dynamischen Verhaltens modellieren

• kennen Verfahren zur Impedanzmessung in Netzen „unter Last“

• können Stabilitätsbetrachtungen an Gleichspanungsnetzen durchführen

• kennen moderne Gerätestromversorgungslösungen mit Schutzkleinspannung
  

Literatur:

Skript zur Vorlesung "Leistungselektronik für dezentrale Energieversorgung - Gleichspannungsnetze"

Bemerkung:

V/UE (2+2 SWS)

Weitere Informationen:

Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:

1. Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Master of Science)
   (Po-Vers. 2015s | TechFak | Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Master of Science) | Gesamtkonto | Studienrichtung Elektrische Energie- und Antriebstechnik | Vertiefungsmodule Elektrische Energie- und Antriebstechnik | Power electronics for decentral energy systems)
2. Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Master of Science)
   (Po-Vers. 2015s | TechFak | Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Master of Science) | Gesamtkonto | Studienrichtung Leistungselektronik | Vertiefungsmodule Leistungselektronik | Power electronics for decentral energy systems)

Studien-/Prüfungsleistungen:

Power electronics for decentral energy systems (Prüfungsnummer: 29041)

(englischer Titel: Power electronics for decentral energy systems)

Prüfungsleistung, Klausur, Dauer (in Minuten): 90, benotet

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

Prüfungssprache: Englisch

Erstablegung: SS 2022, 1. Wdh.: WS 2022/2023

1. Prüfer:

Martin März