STIM - Smarte Transformatoren als Stromversorgung der Zukunft für den industriellen Maschinenbau

Ziel des Projekts ist es, den möglichen Ersatz von klassischen 50Hz-Transformatoren durch leistungselektronische Schaltungen mit Hochfrequenztransformatoren zu erforschen. Die Lösung soll aus SIC-Halbleitern aufgebaut werden, um Wirkungsgrad und Schaltfrequenz signifikant zu steigern. Dabei werden die Baugröße der induktiven Wickelgüter und die Kondensatoren deutlich reduziert und ein Einsparpotential für Kupfer und Aluminium realisiert. Zusätzlich werden Möglichkeiten geschaffen, innovative, hardwarenahe Regelungen und smarte Zusatzservices basierend auf vorhandenen Messdaten zu implementieren.

Transformatoren sind wichtige Bausteine für die Stromversorgung der Produktionsanlagen. Weltweit existieren unterschiedlichste Netzformen wie beispielsweise TN, TNS, IT oder geerdete Dreicksnetze. Um im industriellen Maschinenbau Anlagen weltweit installieren und betreiben zu können, werden heute klassische Niederspannungstrenntransformatoren zur Erzeugung eines definierten Stromversorgungsnetzes auf der Maschinenseite eingesetzt. Ein gravierender Nachteil derzeitiger Transformatoren ist die Systemstarrheit: Für jede Ein- oder Ausgangsspannung muss ein Abgriff oder ein neuer Transformator gebaut werden. Es fehlt weiterhin ein Weitbereichseingang, sodass es zu einer hohen Typenvielfalt, Verdrahtungsaufwand und Verdrahtungsfehlern kommt. Mit einem elektronischen Trafo können beliebig viele Abgriffe realisiert und durch den Abgriff an der Zwischenkreisspannung sogar Gleichrichter folgender Wechselrichter eingespart werden. Durch die mögliche Steigerung des Wirkungsgrads und Steuerbarkeit des Gesamtsystems können zusätzliche digitale Services basierend auf Messdaten integriert werden.