Hochschule des Monats November 2025: Technische Hochschule Würzburg-Schweinfurt

Bisherige Highlights und aktuelle Forschungsthemen bzgl. Leistungselektronik:

GaN4AP: 
Das Projekt GaN for Advanced Power Applications (GaN4AP) hat das Ziel, die auf Galliumnitrid (GaN) basierten Halbleiter zum wichtigsten aktiven Leistungshalbleiter zu machen, um Leistungselektroniksysteme mit nahezu null Energieverlust zu entwickeln. Das TTZ-EMO trägt dabei zu der Entwicklung eines Stromrichters auf Basis von GaN-Leistungshalbleitern für den Einsatz in industriellen Anwendungen bei. Das Projekt wird von der EU im Rahmen des Förderprogramms Horizon 2020 co-finanziert und beinhaltet die Zusammenarbeit von 35 Partnern über sechs Ländern der EU.

Parallelschaltung von Stromrichtern zur Leistungserweiterung: 
Das Forschungsvorhaben zielt auf die Entwicklung eines neuartigen, skalierbaren Stromrichters, bestehend aus mehreren parallel geschalteten Stromrichtern ab. Die parallelen Stromrichter werden mittels direkter Stromregelung hochdynamisch angesteuert und arbeiten autark, was das System maximal flexibel macht.

Technisches Optimieren der gleichstromseitigen Gegentaktstörungs-belastung spannungseinprägender Stromrichter:    
Es werden unterschiedliche Ansätze zur Kompensation der Verzerrungs-ströme, die beim Einsatz spannungseinprägender Stromrichter an deren DC-seitigem Anschlusspunkt entstehen, untersucht und verglichen. Darunter spezielle Modulationsverfahren, alternative Stromrichter-Topologien sowie verschiedene passive und aktive Filtermethoden, woraus mit Hilfe einer neuen Methodik der für den individuellen Anwendungsfall optimale Ansatz ermittelt wird.

Sowie: 
- Impedanzanalyse in leistungselektronischen Energiesystemen
- FPGA-basiertes Impedanzmessverfahren unter Last
- Ein Beitrag zur Untersuchung der Verluste leistungselektronischer Stromrichter
- Untersuchung des dynamischen Verhaltens von Gleichspannungsbordnetzen in Elektrofahrzeugen

Geplante Forschungsthemen bzw. Aktivitäten: 
Die Forschungstätigkeiten des TTZ-EMO orientieren sich stark an den Bedürfnissen der Industrie, insbesondere der Partner in der Region. Aber auch Grundlagenforschung ist ein wichtiger Bestandteil der Arbeit am TTZ-EMO. Folgendes sind einige der Themen, denen sich das Institut aktuell und in Zukunft widmet:

• Entwicklung von Treiberschaltungen für schnellschaltende SiC/GaN Halbleiter
• Forschung an speziellen Pulsmustern zur Verbesserung der Betriebseigenschaften
• Systembetrachtungen des vollständigen Antriebs bestehend aus der Netzimpedanz, Netzfilter, Stromrichter, Ausgangsfilter und elektrische Maschine
• Einfluss der geschalteten Umrichterausgangsspannung auf die Isolierung der angeschlossenen elektrischen Maschine
• Hochdynamische Regelungen
• Effizienzbetrachtungen von Umrichter, elektrischer Maschine und des Gesamtsystems
• Leistungselektronik zur Anpassung der Spannungshöhe für Batterie- und Elektrolyseanwendungen
• Simulation von Leiterplattenlayouts
• Entwicklung von aktiven Filterschaltungen

Dienstleistungsangebote für Unternehmen:
Aus der Zusammenarbeit mit Unternehmen in der Region und darüber hinaus hat das TTZ-EMO, zusammen mit seiner Ausgründung „tetranes GmbH“, bislang folgende Dienstleistungsangebote entwickelt:

• Durchführen von Batterietests z.B. Zyklenfestigkeit, Zellenausdehnung
• Messtechnische Bestimmung von Wirkungsgraden in elektrischen Maschinen, Transformatoren und in der Leistungselektronik
• Alterungsversuche bei Wickelgütern
• Auslegung und Optimierung von Leistungselektronik, Filtern und elektrischen Maschinen
• Implementierung der maschinennahen Regelung und Netzregelung
• Erarbeiten von Lösungen zur Reduktion der elektromagnetischen Störungen
• Test und Fehlersuche in bereits entwickelter Leistungselektronik
• Kooperation mit der Industrie im Bereich geförderter Forschung
   

Webseite:  www.https://ttz-emo.thws.de

LinkedIn:  www.linkedin.com/company/ttz-emo-thws

Ansprechpartner:  Prof. Henning Kasten, henning.kasten[at]thws[dot]de
Telefon +49 931 3511-6701