Doktorand/in für die Entwicklung von Mehrphysikmodellen für leistungsstarke Mittel­frequenz­transformatoren 100%

Wir suchen hochmotivierte Personen mit hervorragendem akademischem Hintergrund, die Interesse daran haben, eine Promotion im wichtigen und interdisziplinären Forschungsbereich der Modellierung und Optimierung von leistungsstarken Mittel­frequenz­transformatoren (MFTs) zu verfolgen. Kompakte, hocheffiziente Transformatoren, die im Kilohertz-Bereich arbeiten, sind Schlüsselkomponenten von Hochleistungs-DC-DC-Wandlern, welche die Kernkomponente von Festkörpertransformatoren (SSTs) bilden. Solche SSTs werden beispielsweise in zukünftigen KI-Rechenzentren benötigt, in denen der Stromverbrauch pro Serverrack auf mehrere hundert Kilowatt oder sogar Megawatt ansteigt. Um Energie effizient vom Netz zu CPUs/GPUs zu übertragen, sind in Rechenzentren/Serverracks höhere Systemspannungen erforderlich, und effiziente leistungselektronische Umrichtersysteme auf Basis von SSTs sind essenziell zur Steuerung des hochdynamischen Leistungsflusses.

Um die Effizienz- und Leistungsdichtelimits dieser SSTs zu erhöhen, entwickeln Sie Mehrphysikmodelle von Transformatoren, die nicht nur die (HF-)Verluste in der Wicklung und im Kern beschreiben, sondern auch die Kühlung/Temperaturverteilung im Transformator, Resonanzen in der Wicklung durch parasitäre Kapazitäten sowie die elektrische Isolierung. Sie arbeiten zudem an der Optimierung der Kern- und Wicklungsgeometrie, entwickeln fortschrittliche Kühlkonzepte für Wicklungen und Kern und entwerfen Lösungen für die effiziente Verbindung der Hochstromwicklungen. Mit den entwickelten Modellen und Konzepten identifizieren Sie technologische Barrieren für die übertragbare Leistung und Effizienz von MFTs.

Die entwickelten Modelle sollen in Optimierungsverfahren für leistungselektronische Umrichtersysteme auf recheneffiziente Weise integriert werden. Dies ist entscheidend, um herausragende Systemwirkungsgrade und Leistungsdichten zu erreichen sowie einen Wettbewerbsvorteil zu erlangen. Die Modelle sind zudem Teil eines laufenden, umfassenderen Modellierungsrahmenprojekts am HPE, das die Möglichkeit zur Zusammenarbeit mit anderen Doktoranden an verschiedenen Modellierungsaspekten bietet.

Zur Verifikation der neuen Konzepte und entwickelten Modelle entwerfen und bauen Sie MFT-Prototypen einschließlich Umrichtersystemen, um die MFTs unter realistischen Bedingungen zu betreiben.

• Sie müssen ein Diplom-/Masterstudium der Elektrotechnik mit ausgezeichneten Noten abgeschlossen haben 
• Grundlegende Kenntnisse in leistungselektronischen Umrichtersystemen
• Gute Kommunikationsfähigkeiten 
• Fließende Englischkenntnisse
• Bereitschaft, sich vollumfänglich als Teil eines internationalen Teams einzubringen.
• Darüber hinaus sollten Sie Interesse an der detaillierten Modellierung und Auslegung magnetischer Bauelemente sowie der Optimierung leistungselektronischer Systeme haben.