Alexander Sauer

Alexander Sauer, M.Sc.

+49-6151-16-20592
+49-6151-16-20582

Fraunhoferstr. 4
64283 Darmstadt

Raum: S3|21 204

Forschungsthema

StabLe – Stabilität von Verteilnetzen mit vorwiegend Leistungselektronisch angekoppelten Speichern, Erzeugungseinheiten und Verbrauchern

Die landläufig als Energiewende bezeichnete Trans- formation der elektrischen Energieversorgung in Deutschland ist gekennzeichnet vom Übergang eines Systems mit zentraler Erzeugung innerhalb großer Kraftwerkseinheiten mit ca. 1 GVA elektrischer Leistung zu einem System, in welchem die Erzeugereinheiten kleiner und dezentral angeordnet sind. Diese kleinen und mittleren Erzeugereinheiten (Windkraft, Photovoltaik, BHKWs) und Speichersysteme von Anschlussleistungen im Bereich bis ca. 10 MVA sind fast ausschließlich über leistungselektronische Systeme (Wechselrichter, im Besonderen „Active Infeed Converter“, kurz AIC) an das Mittel- und Niederspannungsnetz angeschlossen.

In diesem Projekt werden vornehmlich technische Fragestellungen adressiert. Diese Fragestellungen resultieren im Wesentlichen daraus, dass die Stabilität und die Versorgungsqualität im Fall einer großen Anzahl dezentraler, über Wechselrichter angeschlossener Erzeugungsanlagen nicht mehr durch das intrinsische Verhalten großer Maschinensätze (Überlastfähigkeit, Massenträgheit), sondern durch das im Wechselrichter implementierte Verhalten bestimmt wird. Als Grenzfall kann man hierbei von der Vorstellung ausgehen, dass das Netz ausschließlich durch wechselrichter-gekoppelte Erzeuger gespeist wird.

Gesamtziel des Vorhabens ist es, Verfahren und Methoden für den stabilen Betrieb eines Energieversorgungsnetzes bei einer Vielzahl dezentraler, über Wechselrichter angekoppelter Verbraucher zu entwickeln und zu erproben und damit eine hohe Versorgungsqualität und Zuverlässigkeit zu gewährleisten.

Wissenschaftliche Arbeitsziele:

  • Untersuchung der Auswirkung von Verinselung von Verteilnetzen im Mittel- und Niederspannungsbereich auf die Netzstabilität
  • Weiterentwicklung von Verfahren zur Ermittlung der Netzimpedanz
  • Untersuchung inwiefern Messsignale der verwendeten Stromrichter eingesetzt werden können, um das Netz zu beobachten. Anschließend soll geprüft werden, wie diese Signale genutzt werden können, um beispielsweise Fehler im Netz zu detektieren oder einen Übergang ins Inselnetz zu erfassen
  • Untersuchung von dezentralen Algorithmen auf Stromrichterebene. Diese zielen insbesondere auf die grundfrequente Spannungs- und Stromregelung an den Ausgängen der Stromrichter ab
Übersicht der heute verwendeten Regelung der Netzfrequenz; im Projekt „StabLe“ werden Verfahren der selbsttätigen Selbst- und Primärregelung bei Einsatz leistungselektronisch gekoppelter Erzeugungseinheiten entwickelt
Übersicht der heute verwendeten Regelung der Netzfrequenz; im Projekt „StabLe“ werden Verfahren der selbsttätigen Selbst- und Primärregelung bei Einsatz leistungselektronisch gekoppelter Erzeugungseinheiten entwickelt

abgeschlossenes Forschungsprojekt

Optimierung der Leistungsdichte von Luftfahr-zeuginvertern durch Kombinierung von Topo-logie und PWM-Mustern

Betreute Studentische Arbeiten

  • Masterarbeit:
    Comparison of different modulation schemes for three-phase inverters regarding the common mode voltage
  • Masterarbeit:
    Development of an observer-based method for PWM-synchronous detection of an IGBT’s junction temperature.
  • Masterarbeit:
    Investigation of distributed 540VDC networks for future aircraft architectures
  • Masterarbeit:
    Einfluss von Stromoberschwingungen mit Taktfrequenz auf die Geräuschemission permanenterregter Synchronmaschinen für Kraftfahrzeuge
  • Projektseminar:
    Entwickung und Messung eines 3-Level NPC Umrichters mit Fokus auf die Gleichtaktspannung
  • Bachelorarbeit:
    Analyse von Streugrößen in 2-Level Wechselrichtern
  • Masterarbeit:
    Aufbau eines 3-Level T-NPC Umrichters und Implementierung von CME Verfahren mit Berücksichtigung der Totzeit
  • Projektseminar:
    Konzeptionierung und Aufbau eines Versuchsstandes für das Energietechnische Praktikum I

offene studentische Arbeiten

  • Bachelor- / Masterarbeit:
    • Untersuchung von Verfahren zur Bestimmung der Netzimpedanz
    • Entwicklung einer robusten Regelung eines Active Infeed Converters unter Berücksichtigung der aktuellen Netzimpedanz
    • eigene Vorschläge aus dem Bereich Wechselrichter am Netz

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