Mit ihrem Konzept der Cognitive Power Electronics 4.0 zeigen Forschende des Fraunhofer IISB, wie die nächste Evolutionsstufe der Leistungselektronik im Zeitalter des Internet of Things (IoT) aussehen könnte: Das Konzept verbindet bewährte leistungselektronische Systemtechnologie mit neuen Funktionalitäten aus dem Bereich der Digitalisierung. So können zum Beispiel zusätzliche Regler in Leistungswandler eingebettet werden, was Konnektivität und Intelligenz steigert. Eine derart erweiterte Leistungselektronik kann etwa als Sensorplattform verwendet werden: Bestimmte Daten sind inhärenter Teil des Systems, beispielsweise eines Leistungswandlers, und bilden die Basis für intelligente Entscheidungen und fortschrittliche Regelungsstrategien. Auf Grundlage dieser Sensorplattform überwacht die Leistungselektronik die Daten von internen und externen Sensoren und nutzt diese beispielsweise zur Fehlererkennung oder Echtzeit-Optimierung der betreffenden Anwendung. Um auch Funktionen wie Fernbedienung oder Fernwartung zu ermöglichen, lassen sich die Leistungswandler mit bestehenden Netzwerken und Cloud-Diensten verbinden.

Die Rechenleistung moderner Leistungswandler lässt sich weiterhin nutzen, um fortschrittliche Datenanalysen und maßgeschneiderte maschinelle Lernalgorithmen zu implementieren, selbstlernende und selbstadaptierende Wandler einzusetzen oder eine vorausschauende Wartung für das gesamte elektronische System umzusetzen. Damit steht ein modulares Design zur Verfügung, das mit einer anwendungsspezifischen Plug-and-Play-Funktionalität kombiniert werden kann. Hard- und Software der neuartigen Leistungswandler sind rekonfigurierbar. Der Wandler erkennt Veränderungen in seiner Umgebung (z. B. Betriebsmodus, Schwankungen im Stromnetz) und passt sich den Anforderungen der Anwendung an. Über diese Anpassungsfähigkeit hinaus kann der Wandler fehlersicher und -tolerant ausgeführt werden: Fällt eine Hardwarekomponente des elektrischen Systems aus, greift er entsprechend ein, damit die Anwendung weiterhin ausgeführt werden kann. Beispiele sind der DC Grid Manager und das Modular Power Distribution System des Fraunhofer IISB.