Leichte SpracheMBatt – Multilevel-Umrichter für Batteriespeichersysteme
links: Multilevel-Prüfstand (Quelle: TUM)) rechts: : Demonstrator mit 24 Batteriemodulen und 24 H-Brücken (Quelle: VARTA Storage GmbH)
Das Projekt MBatt adressierte die weitergehende Erforschung einer neuartigen, hocheffizienten Umrichtertechnologie für Batteriespeichersysteme – die Multilevel-Stromrichtertechnik. Multilevel-Umrichter weisen viele der bekannten Schwächen von klassischen Wechselrichtern nicht auf und ermöglichen eine Umwandlung der Energie nahezu ohne Netzrückwirkung sowie mit einem höheren Wirkungsgrad als klassische Wechselrichter. Ziel des Projekts war es, den Reifegrad der Multilevel-Umrichtertechnologie hinsichtlich Sicherheit und Performance zu verbessern sowie die Tauglichkeit anhand anwendungsnaher Funktionsmuster nachzuweisen.
Das Projekt gliederte sich in die folgenden vier Arbeitspakete:
- Durchführung einer Anforderungsanalyse und Erstellung einer
Systemspezifikation
- Betrachtung von Sicherheits- und Zuverlässigkeitsaspekten
- Entwicklung einer geeigneten Systemarchitektur und
Betriebsführung
- Aufbau eines Demonstrators und Validierung der Ergebnisse
Während der Projektlaufzeit konnte ein Energiespeichersystem mit einem dreiphasigen Multilevel-Umrichter mit 17 Stufen realisiert werden. Dabei wurde die innovative „Cascaded-H-Bridge-Voltage-Source-Converter (CHB)“-Topologie verwendet, welche eine sehr gute Skalierbarkeit und Wartbarkeit des Systems erlaubt. Die Betriebssicherheit konnte durch die Integration von redundanten Überwachungssystemen maximiert werden. Für die Regelung des Systems wurde die fehlertolerante und skalierbare „Level-Shift-Modulation“ angewendet. Die Funktion des Multilevel-Umrichters konnte durch den Aufbau eines Prüfstands (Abbildung links) sowie eines Demonstrators (Abbildung rechts) erfolgreich dargestellt werden. Der verfolgte Ansatz birgt ein großes Potenzial für den Batteriespeichermarkt der Zukunft, weshalb dessen Kommerzialisierung weiter untersucht werden sollte.
