Impedanzmessverfahren, Zustandsdiagnosen

Mit der zunehmenden Komplexität moderner Gleichstromnetze steigt auch die Anzahl der regelbaren Einspeisewandler in diesen Netzen. Um Netzstabilität zu gewährleisten, ist eine fundierte Systemanalyse unerlässlich. Impedanzmessverfahren ermöglichen weitreichende Aussagen über eine Leistungselektronik und ihre Netzumgebung – nicht nur mit Blick auf Stabilitätseigenschaften sondern auch hinsichtlich Fehlerdiagnosen und Überwachung von Alterungseffekten.

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Herausforderungen

Während Simulationen dieser Systeme eine einfache Möglichkeit zur Bewertung der Stabilität bieten, bleibt die Durchführung präziser Messungen zur Erstellung und Verifikation der Modelle unverzichtbar. Außerdem ermöglicht die voll integrierte online Impedanzmessung die dauerhafte Überwachung des Netzes und aller angeschlossener Systeme. Unser vollintegriertes und patentiertes Messsystem ermöglicht eine effiziente Messung von Impedanzen in DC-Netzen unter allen Lastbedingungen.

Forschungsaufgaben

Entwicklung von breitbandigen Impedanzmesssystemen für schnelle on-line Impedanzmessung
Entwicklung von Kriterien zur Bestimmung stabiler und robuster Systeme auf Basis von Impedanzmessungen

Beitrag im Projekt DC|hyPAMod als Verbundprojekt von DC|hyPASim

Entwicklung eines vollintergierten Impedanzmesssystems für DC-Netze bis zu einer Systemspannung von 1 kV und Netzströme bis 500 A.

Ansprechpartner

Raffael Schwanninger

Lehrstuhl für Leistungselektronik

Wissenschaftliche Mitarbeitende

Kontakt

E-Mail: raffael.schwanninger@fau.de

Veröffentlichungen

2026

Gehring J., Schwanninger R., Drexler K., Wunder B., Lorentz VRH., März M.:
Delays in Protection Devices and Their Effects on Selectivity: The Reaction Time Gap
(2026)
DOI: 10.36227/techrxiv.176539604.43866155/v1
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Hoffmann M., Schwanninger R., März M.:
Stability Considerations of Voltage-Sense Current-Cancellation Active Common Mode Filters in DC Grids
(2026)
DOI: 10.36227/techrxiv.176472799.99325875/v1
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Hönschel J., Schwanninger R., März M.:
Parasitic Oscillation Analysis of parallel connected GaN-Transistors
(2026)
DOI: 10.36227/techrxiv.176704921.14560921/v1
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2025

Gehring J., Schwanninger R., Drexler K., Wunder B., Lorentz VRH., März M.:
Selectivity in DC-Microgrids: The Reaction Time Gap
2025 IEEE Seventh International Conference on DC Microgrids (ICDCM) (, 4. Juni 2025 - 6. Juni 2025)
In: 2025 IEEE Seventh International Conference on DC Microgrids (ICDCM), New York City: 2025
DOI: 10.1109/ICDCM63994.2025.11144670
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Gehring J., Schwanninger R., Nowak A., Wunder B., Lorentz V., März M.:
Method for Detection and Limitation of Short-Circuit Currents for Semiconductor Circuit Breakers in LVDC Grids Using a Pre-Saturated Inductor
In: IEEE Open Journal of Power Electronics (2025)
ISSN: 2644-1314
DOI: 10.1109/OJPEL.2025.3555797
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Gehring J., Schwanninger R., Nowak A., Wunder B., Lorentz V., März M.:
Überstrom-Detektions- und Begrenzungseinheit - Kurzschluss-Erkennung und strombegrenzendes Halbleiter-Schalten in < 1 µs
28. Albert-Keil-Kontaktseminar 2025 (Karlsruhe, 6. Mai 2025 - 8. Mai 2025)
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Lavery M., Schwanninger R., März M.:
Model of Bidirectional Half-Bridge Converter with Automatic Mode-Change
2025 Energy Conversion Congress & Expo Europe (ECCE Europe) (, 1. September 2025 - 5. September 2025)
In: 2025 Energy Conversion Congress & Expo Europe (ECCE Europe), New York City: 2025
DOI: 10.1109/ECCE-Europe62795.2025.11238897
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Lavery M., Schwanninger R., März M.:
Use-Case-Dependent Modeling Approach for Analysis of Distributed DC Grids
In: IEEE Open Journal of Power Electronics (2025)
ISSN: 2644-1314
DOI: 10.1109/OJPEL.2025.3529256
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Schwanninger R., Bosch M., Wunder B., März M.:
Impedance Measurement in DC-Grids Using Central Excitation and Distributed Measurement
2025 IEEE Seventh International Conference on DC Microgrids (ICDCM) (Tallin, 4. Juni 2025 - 6. Juni 2025)
In: 2025 IEEE Seventh International Conference on DC Microgrids (ICDCM), New York CIty: 2025
DOI: 10.1109/ICDCM63994.2025.11144653
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Schwanninger R., Bosch M., Wunder B., März M.:
Investigations on Output Impedance Measurement of Digitally Controlled Power Converters with Wide Bandwidth Signals
In: Energies 18 (2025), S. 6121
ISSN: 1996-1073
DOI: 10.3390/en18236121
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Schwanninger R., Drexler K., Rohmer R., Renner CJ., Lorentz V., März M.:
Low Cost Arc Preventer for Converting AC Devices for DC Supply
2025 IEEE Seventh International Conference on DC Microgrids (ICDCM) (, 4. Juni 2025 - 6. Juni 2025)
In: 2025 IEEE Seventh International Conference on DC Microgrids (ICDCM), New York City: 2025
DOI: 10.1109/ICDCM63994.2025.11144695
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Schwanninger R., Friedrich J., Drexler K., Lavery M., März M.:
Introduction of a Self-Stabilizing Decentralized Energy Management System for Undersupplied EV Charging Parks
In: IEEE Open Journal of Power Electronics (2025), S. 1-21
ISSN: 2644-1314
DOI: 10.1109/OJPEL.2025.3558505
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Schwanninger R., Stöcklein N., Weitz N., Yang X., März M.:
A Path to Configurable Solid State Transformers and Energy Routers: Introduction to Modular Active Cell Control
In: IEEE Transactions on Power Electronics (2025), S. 1-18
ISSN: 0885-8993
DOI: 10.1109/TPEL.2025.3621885
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Schwanninger R., Stöcklein N., Weitz N., Yang X., März M.:
A Path to Configurable Solid State Transformers and Energy Routers: The Modular Multi-Active Bridge
(2025)
DOI: 10.36227/techrxiv.175242752.26514109/v1
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Zettelmeier J., Schwanninger R., März M.:
The Thermal Runaway Phenomenon of Unipolar Power Semiconductors in Cryogenic Power Electronics
In: IEEE Transactions on Power Electronics (2025)
ISSN: 0885-8993
DOI: 10.1109/TPEL.2025.3564345
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2024

Barth M., Gutwald B., Russwurm E., Lavery M., Schwanninger R., März M., Franke J.:
Holistic Concept for Simulation-based Planning and Design of Hybrid AC/DC Energy Grids for Production Systems
In: Simulation Notes Europe 34 (2024), S. 61-70
ISSN: 2305-9974
DOI: 10.11128/sne.34.tn.10682
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Gehring J., Wunder B., Schwanninger R., März M., Lorentz VRH.:
Novel Device for Fast Detection and Limitation of Short-Circuit Currents in LVDC Grids
IEEE International Conference on DC Microgrids (ICDCM 2024) (Columbia, SC, 5. August 2024 - 8. August 2024)
In: 2024 IEEE Sixth International Conference on DC Microgrids (ICDCM), New York City: 2024
DOI: 10.1109/ICDCM60322.2024.10664879
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Lavery M., Schwanninger R., März M.:
Exploration of Use-Case-Dependent Modeling Approach for Distributed DC-Grids
IEEE International Conference on DC Microgrids (ICDCM 2024) (Columbia, SC, 5. August 2024 - 8. August 2024)
In: 2024 IEEE Sixth International Conference on DC Microgrids (ICDCM), New York City: 2024
DOI: 10.1109/ICDCM60322.2024.10665177
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Lavery M., Schwanninger R., März M.:
Investigation of Use-Case-Dependent Modeling Approach for Switched-Mode Power Converters for LVDC Grid Evaluation
2024 International Exhibition and Conference for Power Electronics, Intelligent Motion, Renewable Energy and Energy Management, PCIM Europe 2024 (Nuremberg, DEU, 11. Juni 2024 - 13. Juni 2024)
In: PCIM Europe Conference Proceedings 2024
DOI: 10.30420/566262200
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Roeder G., Schwanninger R., Wienzek P., Kerscher M., Wunder B., Schellenberger M.:
AI for Stability Optimization in Low Voltage Direct Current Microgrids
In: Christopher Mutschler, Christian Münzenmayer, Norman Uhlmann, Alexander Martin (Hrsg.): Unlocking Artificial Intelligence. From Theory to Applications, Cham: Springer, 2024, S. 269-285
ISBN: 978-3-031-64831-1
DOI: 10.1007/978-3-031-64832-8_14
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Schwanninger R., Friedrich J., Lavery M., März M.:
Investigation of a Decentralized Energy Management System for Undersupplied EV Charging Parks
IEEE International Conference on DC Microgrids (ICDCM 2024) (Columbia, SC, 5. August 2024 - 8. August 2024)
In: 2024 IEEE Sixth International Conference on DC Microgrids (ICDCM), New York City: 2024
DOI: 10.1109/ICDCM60322.2024.10665110
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Schwanninger R., Schmitt D., Lavery M., Wunder B., März M.:
Output Impedance Measurement of Digitally Controlled Power Converters in LVDC-Grids
IEEE International Conference on DC Microgrids (ICDCM 2024) (Columbia, SC, 5. August 2024 - 8. August 2024)
In: 2024 IEEE Sixth International Conference on DC Microgrids (ICDCM), New York City: 2024
DOI: 10.1109/ICDCM60322.2024.10664837
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Yang X., Kruse G., Schwanninger R., Coelho R., Wunder B., Rosskopf A., Lorentz V., März M.:
Reinforcement Learning Strategies for Parameter Design of Bidirectional Cllc Resonant Converters With Ultrawide Voltage Range
2024 IEEE Design Methodologies Conference (DMC) (Grenoble, 18. November 2024 - 20. November 2024)
In: 2024 IEEE Design Methodologies Conference (DMC), New York City: 2024
DOI: 10.1109/DMC62632.2024.10812123
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Yang X., Wunder B., Yin S., Schwanninger R., März M., Lorentz V.:
Hybrid Modulation Scheme for CLLC Resonant Converter with Ultra-Wide Voltage Range for V2G Applications
6th IEEE International Conference on Direct Current Microgrids, ICDCM 2024 (Columbia, SC, USA, 5. August 2024 - 8. August 2024)
In: 2024 IEEE 6th International Conference on Direct Current Microgrids, ICDCM 2024 2024
DOI: 10.1109/ICDCM60322.2024.10664699
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Yang X., Wunder B., Yin S., Schwanninger R., März M., Lorentz V.:
Hybrid Modulation Scheme for CLLC Resonant Converter with Ultra-wide Voltage Range in V2G Mode
IEEE International Conference on DC Microgrids (ICDCM 2024) (Columbia, SC, 5. August 2024 - 8. August 2024)
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2023

Barth M., Gutwald B., Russwurm E., Franke J., Lavery M., Schwanninger R., März M.:
Simulation-based planning and design of hybrid AC/DC energy grids for production systems: a holistic approach
20. ASIM Fachtagung Simulation in Produktion und Logistik 2023 (Ilmenau, 13. September 2023 - 15. September 2023)
In: Sören Bergmann, Niclas Feldkamp, Rainer Souren, Steffen Straßburger (Hrsg.): 20. ASIM Fachtagung Simulation in Produktion und Logistik 2023, Ilmenau: 2023
DOI: 10.22032/dbt.57898
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Gehring J., Nowak A., Schwanninger R., Wunder B., März M.:
Energy-Equivalent Inductance Measurement System
IEEE International Conference on DC Microgrids (ICDCM) (Auckland, 15. November 2023 - 17. November 2023)
In: 2023 IEEE Fifth International Conference on DC Microgrids (ICDCM), New York City: 2023
DOI: 10.1109/ICDCM54452.2023.10433597
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Gehring J., Schwanninger R., Kaiser J., Wunder B., März M.:
Device Providing DC Short-Circuit Current
5th IEEE International Conference on DC Microgrids, ICDCM 2023 (Auckland, 15. November 2023 - 17. November 2023)
In: 5th IEEE International Conference on DC Microgrids, ICDCM 2023 2023
DOI: 10.1109/ICDCM54452.2023.10433622
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Lavery M., Schwanninger R., März M.:
Use-Case- Dependent Modeling Approach for Computer Simulation of Hybrid AC-DC Grids
2023 IEEE Fifth International Conference on DC Microgrids (Auckland, 15. November 2023 - 17. November 2023)
In: 2023 IEEE Fifth International Conference on DC Microgrids 2023
DOI: 10.1109/ICDCM54452.2023.10433620
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Schmidt H., Gutierrez AJC., Romani A., Crescentini M., Borger K., Chacon R., Forster A., Schwanninger R., Eberle T., März M.:
The PROGRESSUS project - Highly efficient and trustworthy electronics, components and systems for the next generation energy supply infrastructure
AEIT AUTOMOTIVE (Modena, 17. Juli 2023 - 19. Juli 2023)
In: 2023 AEIT International Conference on Electrical and Electronic Technologies for Automotive (AEIT AUTOMOTIVE) 2023
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Schwanninger R., Roeder G., Wienzek P., Lavery M., Wunder B., Schellenberger M., Lorentz V., März M.:
Experimental Assessment of LVDC-Grid Stability Optimization using Circuit Simulation and Machine Learning
2023 IEEE Fifth International Conference on DC Microgrids (Auckland, 15. November 2023 - 17. November 2023)
In: 2023 IEEE Fifth International Conference on DC Microgrids 2023
DOI: 10.1109/ICDCM54452.2023.10433633
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Yang X., Pohlenz S., Schwanninger R., Schleippmann N., Wunder B., März M.:
Modelling and Design of a Droop-Based Cascaded Controller for LLC Resonant Converter
2023 IEEE Fifth International Conference on DC Microgrids (Auckland, 15. November 2023 - 17. November 2023)
In: 2023 IEEE Fifth International Conference on DC Microgrids 2023
DOI: 10.1109/ICDCM54452.2023.10433615
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2022

Gehring J., Gosses K., Schwanninger R., Zeilmann B., Wunder B.:
Novel compensation scheme for low dynamic converters in droop-controlled DC grids
13th IEEE International Symposium on Power Electronics for Distributed Generation Systems, PEDG 2022 (Kiel, DEU, 26. Juni 2022 - 29. Juni 2022)
In: 2022 IEEE 13th International Symposium on Power Electronics for Distributed Generation Systems, PEDG 2022 2022
DOI: 10.1109/PEDG54999.2022.9923315
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2021

Dobusch J., Schwanninger R., Dürbaum T.:
Novel approach to model gan-hemt capacitances using sigmoid functions
2021 International Exhibition and Conference for Power Electronics, Intelligent Motion, Renewable Energy and Energy Management, PCIM Europe 2021 (Virtual, Online, 3. Mai 2021 - 7. Mai 2021)
In: PCIM Europe Conference Proceedings 2021
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Dobusch J., Schwanninger R., Kohlhepp B., Dürbaum T.:
How to choose the optimal gan-hemt for a hard switching application – a guide
2021 International Exhibition and Conference for Power Electronics, Intelligent Motion, Renewable Energy and Energy Management, PCIM Europe 2021 (Virtual, Online, 3. Mai 2021 - 7. Mai 2021)
In: PCIM Europe Conference Proceedings 2021
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Kohlhepp B., Kübrich D., Schwanninger R., Dürbaum T.:
Switching loss estimation of gan-hemts by thermal measurement procedure
2021 International Exhibition and Conference for Power Electronics, Intelligent Motion, Renewable Energy and Energy Management, PCIM Europe 2021 (Virtual, Online, 3. Mai 2021 - 7. Mai 2021)
In: PCIM Europe Conference Proceedings 2021
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2020

Angerer M., März M., Schwanninger R.:
Active common-mode filter for capacitive-coupled isolated signalling
In: Electronics Letters 56 (2020), S. 73-76
ISSN: 0013-5194
DOI: 10.1049/el.2019.2994
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