Abgeschlossene Studienabschlussarbeiten

Diese Arbeit befasst sich mit der Entwicklung einer Inselnetzregelung auf Basis resonanter Regelungsstrukturen. Neben den theoretischen Grundlagen der Wechselgrößenregler, wird deren Herleitung durch Transformation aus konventionellen PI-Reglern betrachtet. Die Regelstrecke wird analytisch betrachtet und es werden Anforderungen an die Regelung formuliert. An das finale Regelkonzept wird mit iterativen Schritten herangeführt, um einem Überblick an die Herangehensweise zu verschaffen. Die entstandenen Algorithmen wurden an einer 5kW Anlage implementiert um deren Funktion zu verifizieren. Die Messverläufe werden in der Arbeit grafisch dargestellt und analysiert. Im Ausblick wird ein Überblick über mögliche neue Aufgaben einer zukünftigen Arbeit gegeben.

Maßgeblich für die elektrischen Eigenschaften eines Kabels sind dessen Aufbau und die verwendeten Materialen. Eine dieser Eigenschaften ist die parasitäre Kapazität zwischen der Kabelader und dem umgebenden Erdreich. Unabhängig von der Strombelastung des Kabels fließt ein kapazitiver Ladestrom über diese Kapazität. Die sich daraus ergebene Blindleistung muss vom vorgelagerten Netz oder der angeschlossenen Erzeugungseinheit geliefert werden. Der Blindleistungsbedarf steigt mit zunehmender Kabeltrassenlänge und kann zu erheblichen finanziellen Belastungen des Anlagenbetreibers führen. Das Ergebnis der vorliegenden Arbeit zeigt, wie durch Integration unterschiedlicher Kompensationskonzepte der Blindleistungsbedarf reduziert wird und somit Kosten minimiert werden können. Für die Kompensation der Blindleistung werden in der vorliegenden Arbeit drei verschieden Konzepte genauer betrachtet. Zwei Varianten basieren auf eine Kompensationsdrosselspule mit unterschiedlichen Technologien. Das dritte Konzept wird über einen Zentralwechselrichter mit Blindleistungsbereitstellung realisiert. Ein weiterer Themenbereich ist die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung der einzelnen Varianten und deren Vergleich untereinander, sowie eine Investitionsempfehlung in eines von den betrachteten Kompensationskonzepten. Wie durch Simulationsergebnisse bewiesen wird, ist durch die betrachteten Kompensationskonzepte eine Reduzierung des Blindleistungsbedarfs möglich. Des Weiteren werden Aussagen über die ökonomischen Aspekte der Kompensationsanlagen getroffen.

In der vorliegenden Arbeit wird ein geregeltes Simulationsmodell unter MATLAB®/SIMULINK® für spannungskaskadierte DC/DC-Converter und DC/AC-Inverter entwickelt. Dabei werden zwei spezielle Schaltungstopologien auf Basis von seriell kaskadierten Vollbrücken betrachtet, welche über eine Stromzwischenkreisdrossel zu einem Gesamtsystem vereinigt werden und somit in die Kategorie stromeingeprägte Systeme einzuordnen sind. Der Entwurf des Simulationsmodells beinhaltet eine Systemmodellierung der DC-Kaskaden, eine Entwicklung einer auf die Kaskadentopologie angepassten Regelkreisarchitektur, die Analyse/Synthese der Regler, sowie die Modellierung eines applikationsspezifischen Lastmodells in Form einer mehrphasigen permanenterregten Synchronmaschine. Um die Tauglichkeit der entwickelten Regelungsstruktur aufzuzeigen, werden die geregelten Systemmodelle mit ideal sprungförmigen Störgrößen sowie den Störgrößen, welche sich aus dem Lastmodell ergeben, belastet.

Die Bachelorthesis untersucht die simulative Umsetzung des von der Universität Hannover entwickelten Gradientenabstiegsverfahrens zur Parameterschätzung einer permanentmagnetisch erregten Synchronmaschine (PMSM). Mit dem Verfahren können die Parameter Widerstand, Induktivität, Flussverkettung als auch die Statortemperatur einer PMSM mit einer sehr hohen Genauigkeit sensorlos und in Echtzeit geschätzt werden. Das Schätzverfahren wurde in der Bachelorthesis vollständig beschrieben und ein gegebenes Matlab-Simulink Simulationsmodell des Verfahrens für die Anwendung auf einer Mikrorechnerplattform angepasst. Danach folgte die Entwicklung der Mikrorechnerplattform E1111 auf Basis der E1048-Steckkarte von ebm-papst. Ein Prototyp der neuen Mikrorechnerplattform E1111 wurde angefertigt und die Funktionsfähigkeit hergestellt (E1111.1). Abschließend wurde sie einzeln als auch an einem Versuchsstand getestet und mit einer für die PMSM Baugruppe 112 geeigneten Motorregelung programmiert.

Zu Zeiten der erneuerbaren Energien und Elektromobilität gewinnen elektrische Energiespeicher immer mehr an Bedeutung. Im letzten Jahrzehnt konnte die Akkutechnologie in Hinsicht auf Lebensdauer, Kapazität, Leistungsfähigkeit, Gewicht und Sicherheit wesentlich verbessert werden. Im Gegensatz zu Bleiakkumulatoren sind moderne Lithium-Akkus wesentlich empfindlicher gegenüber Tiefentladung, Überladung und Überstrom. Deshalb wird in dieser Arbeit ein passives Battery-Management-System (BMS) mit dem integrierten Schaltkreis LTC6804-2 vorgestellt. Hauptbestandteil der Arbeit ist die Software, die für den eingesetzten Digitalen-Signal-Prozessor (DSP) in C geschrieben wurde. Aber auch die eingesetzte Hardware sowie die daraus resultierenden Einschränkungen und Vorzüge sind Inhalt der Arbeit.