IEEE IFEC Wettbewerb

Studierende der Universität Kassel nahmen in der Vergangenheit am Future Energy Challenge des IEEE teil. 2011 und 2013 hatte eine Studierendengruppe des Fachgebiets Leistungselektronik erfolgreich teilgenommen und erhielt jeweils Auszeichnungen. 2011 den "IES Best Innovative Design of Power Electronic Converters Award" und 2013 den "Best Innovative Design Award".

Drei Studierende der Universität Kassel und Schüler der Max-Eyth-Schule arbeiten derzeit an einem Konzept für einen multifunktionalen HiFi Class-D Audio-Verstärker. Ziel ist 2.1 Audiosystem mit herausragenden Klangeigenschaften aufzubauen, das zudem zahlreiche Sonderfunktionen bereitstellt.

Die groben Zielspezifikationen lauten wie folgt:

• 48V Spannungsversorgung
• Stereo + Subwoofer (2.1 System)
• Ausgangsleistung: 135W pro Kanal
• Abspielen von 24-Bit-Wave-Dateien und MP3-Dateien von SD-Karte
• Differentieller Audio-Eingang
• Bewertungskriterien sind dabei Audioqualität, Störungseigenschaften, Frequenzantworten
• Wirkungsgrad und Leistungsdichte sind ebenfalls Kriterien

Es gibt einen Hauptpreis in Höhe von 10.000 US$ und drei weitere Preise in Höhe von jeweils 5.000 US$, 3.000 US$ und 1.000 US$. Der Wettbewerb umfasst dabei Designaspekte, Labortests und innovative Ideen.

Ein Team bestehend aus 8 Studierenden der Universität Kassel und 6 Lernenden der Max-Eyth-Schule arbeitete zwischen November 2021 und März 2022 an einem geeigneten Konzept zur Erreichung der gesetzten Anforderungen des IFEC-Wechselrichters. Angestrebtes Ziel war ein sehr leichter, kleiner PV-Wechselrichter zum 1- und 3-phasigen Anschluss an das Versorgungsnetz. Dabei sollten sowohl 50Hz als auch 60Hz und unterschiedlichen Netzspannungen unterstützt werden. Neben der Netzstützung durch kapazitive und induktive Blindleistung sollte auch die Wirkleistung frequenzabhängig geregelt werden. Neben einem THD von unter 2% sollte schlussendlich auch noch ein Wirkungsgrad von mindestens 95% erzielt werden. Diese hohen Anforderungen galt es mit einem innovativen Design bis Juli 2022 umzusetzen.

2018 sollte im Rahmen des internationalen Wettstreits ein bidirektionaler DC/DC-Wandler für ein Elektrofahrzeug entwickelt werden. Primärseitig mit 400V lag die Batterieseite bei 35-40V und sollte zudem galvanisch getrennt sein. Mit dem Konzept als Dual-Active-Bridge wurde schließlich ein Demonstrator aufgebaut.

2013 wurde ein einphasiger PV-Wechselrichter mit Zusatzfunktionen aufgebaut und das Team konnte den "Best Innovative Design Award" gewinnen:

Beim IFEC 2011 gab es zwei Ausschreibungen: die Entwicklung eines Motortreibers betrieben durch ein einzelnes PV-Modul für eine Notfall-Wasseraufbereitung, oder die Entwicklung eines kostengünstigen Batterieladegeräts für Elektrofahrzeuge und erneuerbare Energien. Für letzteres Thema bewarb sich die Universität Kassel und konnte erfolgreich ein Batterieladegerät entwickeln und gegen die internationale Konkurrenz verteidigen. Das Team konnte dabei den "IES Best Innovative Design of Power Electronic Converters Award" gewinnen und die Hessenschau berichtete über den Erfolg: