Instrumentation & Testing

Im Fokus der Forschungsaktivitäten stehen Prüfsysteme für Komponenten der Elektromobilität wie Batterien, Brennstoffzellen und Elektromotoren, sowie modulare Multi-Konverter-Anlagen, deren Ansteuerung und Regelung leistungsfähige Prozessorplattformen (z.B. Kombination von Microcontroller und FPGAs) erfordern. In diesen Applikationsfeldern ergeben sich besondere Anforderungen an Synchronisierung, Signaldynamik sowie Präzision in der Ansteuerung und in der Messsignalverarbeitung. 

Forschungsschwerpunkte

• GaN- bzw. SiC-Transistor-basierte Konverter-Module mit sehr hohen Schaltfrequenzen zur Erzielung maximal möglicher Signaldynamik
• Hochkompakte galvanisch getrennte DC-DC Konverter mit einer Bandbreite über 100kHz
• Leistungsstarke Multi-Prozessor System-on-Chip Controlboards für die Ansteuerung hochtaktender Leistungselektronik
• Modellbasierte Softwareentwicklung (automatisierter Workflow für FPGA- und Prozessor-Programmierung)
• Ethernet-basierte Echtzeit-Steuerung modularer bzw. verteilter Konverter-Systeme

Forschungskompetenzen

• Wide-bandgap-Leistungselektronik mit Schwerpunkt auf der Realisierung von Prototypen und deren Funktionstests
• Breitbandige GaN-Transistor basierte Hochstrom-Verstärker (Digital Amplifier)
• Optimierung von Filterkomponenten sowie Hochfrequenztransformatoren für interleaved Buck-Boost- sowie Resonanz-Konverter
• Leistungselektronik-Ansteuerung mit kürzesten Zykluszeiten (< 500ns) und zeitlichen Signalauflösungen im Bereich < 10ps
• Synchronisierter Betrieb verteilter Konverter-Systeme

Anwendungen

• Projekt BECOME (abgeschlossen):
  (Galvanically isolated bidirectional DC-DC converter module)
  
  Entwicklung von Resonanzkonvertern mit Planar-Transformatoren zur galvanischen Trennung von Digitalen Verstärkern, die in unterschiedlichen Prüfsystemen zum Einsatz kommen. Bei dem Projekt ging es vor allem darum, die Grenzen der realisierbaren Schaltfrequenzen in Bezug auf die eingesetzten Planar-Transformatoren auszuloten. Die hohen Schaltfrequenzen werden benötigt, um die gewünschte Dynamik im Leistungsfluss zu erzielen.
  Mehr dazu: BECOME

• Projekt ALFREDA (laufend):
  
  Entwicklung von Workflows für die Implementierung von Regelalgorithmen auf Multi-Prozessor-System-on-Chip Control-Plattformen zur Generierung von C-Code für Prozessoren bzw. VHDL für FPGAs aus MatLab/Simulink Modellen. Ziel ist die Erhöhung der Systemflexibilität sowie die umfassende Verbesserung/Unterstützung des gesamten Entwicklungsprozesses in Bezug auf Firmware und Software.
  Mehr dazu: ALFREDA

• Projekt SALSA (laufend):
  (Simulation based Analysis of SiC-Inverter Applications)
  
  Entwicklung von unterschiedlichen DC-DC sowie DC-AC SiC-Converter-Applikationen mit Analysen zur Optimierung von Schaltverhalten, Leistungsdichte und Wirkungsgrad. Im Projekt soll die Möglichkeit zur Performanceverbesserung von Konvertern durch die Wide-Bandgap Technologie umfassend genutzt und an ausgewählten Applikationsbeispielen demonstriert werden.
  Mehr dazu: SALSA