EnergyVille's onderzoekers werken rond nieuwe materialen voor vermogenelektronische apparatuur, efficiënte en betrouwbare vermogenelektronische convertoren en DC Nanogrids. We hebben een portfolio van technologie ontwikkeld voor krachtige vermogenselektronica, waaronder halfgeleiders met brede bandafstand, niet-lineaire modellering- en besturings- en beschermingsmethoden.

Elektrisch
Kris Baert

Contact

Kris Baert

Business Developer Solar and Electrical Energy Networks at EnergyVille/KU Leuven
photo_Johan_Driesen

Contact

Johan Driesen

Professor at EnergyVille/KU Leuven
wilmar martinez

Contact

Wilmar Martinez

Professor at EnergyVille/KU Leuven

Nieuwe materialen voor power devices en geavanceerde of nieuwe power devices

In het hart van alle vermogenelektronica zitten halfgeleiderschakelaars. Tot nu toe waren dat vooral componenten gebaseerd op silicium componenten. Door het overstappen naar bijvoorbeeld GaN (Gallium Nitride) materialen kunnen deze schakelaars nog efficiënter worden en nog sneller schakelen. Daardoor worden de convertoren uiteindelijk veel compacter en kleiner gemaakt en zullen ze ook een hoger rendement hebben.

EnergyVille probeert in haar onderzoek GaN schakelaars te maken op geïntegreerde wijze, zodanig dat we uiteindelijk een geïntegreerde component bekomen waar alle nodige schakelaars voor 1 convertor inzitten. Daarbij wordt ook gekeken naar de package van de component, om de warmte zo efficiënt mogelijk af te voeren.

Efficiënte en betrouwbare power converters

Binnen EnergyVille worden vermogenelektronische convertoren ontwikkeld die gebruikmaken van de meest moderne GaN- en SiC-technologie voor bijvoorbeeld de uitrol van het LVDC-net, efficiënte aandrijvingen en batterij-interfaces. De focus ligt voornamelijk op een hoge step-up en hoge step-down DC/DC-conversie waarbij betrouwbaarheid, efficiëntie en compactheid belangrijke parameters zijn. Toepassingsgebieden zijn te vinden in Point-Of-Load (POL) en geïntegreerde module-niveau convertoren (MLC) voor Building Integrated PhotoVoltaics (BIPV). We beschikken over klimaatkamers om de thermische belasting te verhogen, waardoor extreme omgevingscondities worden nagebootst waarin de convertoren kunnen werken. Daarnaast beschikken we over opstellingen om het rendement nauwkeurig te bepalen.

Magnetische componenten voor wide-bandgap power converters

Tegenwoordig wordt, vanwege de toename van vermogenselektronica en energieverbruik, bijna 30% van alle elektrische stroom getransporteerd via een convertor, waarbij magnetische materialen worden gebruikt in motoren, reactoren, inductoren, filters, transformatoren, enz. Bovendien moeten door de opkomst van nieuwe wide-bandgap-halfgeleiders (GaN, Siliciumcarbide, etc.) de magnetische componenten op hogere frequentie werken. Dit vormt een uitdaging voor de performantie van transformatoren en inductoren in elektrische systemen. We werken aan de karakterisering, modellering en optimalisatie van magnetische componenten voor convertoren die een hoge efficiëntie, compacte afmetingen en goede werking hebben in combinatie met deze nieuwe halfgeleiders.

DC nanogrids

Hoewel elektriciteitsnetwerken in gebouwen en districten al ongeveer een eeuw lang zijn uitgerust met wisselstroomtechnologie op 50 of 60 Hz, roept de energietransitie de vraag op of dat nog steeds de juiste keuze is. De overgang naar gedecentraliseerde productie, energie-efficiënte technologieën en de elektrificatie in verwarming en transport dragen allemaal bij aan de vraag of de huidige "lock-in" van AC-technologie voor bouwtechnologieën nog steeds gerechtvaardigd is. EnergyVille onderzoekt laagspannings-DC-technologie en de potentiële veiligheidsproblemen. Om dit te doen, werd een representatief bipolair DC nanogrid op gebouwniveau (in tegenstelling tot de wide area microgrids) opgezet in het Home Lab van EnergyVille I. Hierbij ligt de focus nu op beveiligingen en het zo stabiel en flexibel mogelijk beheren van het DC nanogrid.