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Institut für Mechatronik Institut für Mechatronik

Ass.-Prof. Dr. Dr. Spasoje Miric Ass.-Prof. Dr. Dr. Spasoje Miric, +43 512 507 62780
Takanobu Ohno Takanobu Ohno, +43 512 507 62782

850718

VU Spezielle Themen 1:

VU 3

5

wöch.

jährlich

Englisch

Am Ende der Vorlesung "Spezielle Themen 1: Moderne Energie- und Antriebssysteme" sind die Studierenden in der Lage:

• verschiedene Regelungsstrukturen in modernen Antriebssystemen zu analysieren und zu bewerten, einschließlich der Überprüfung konventioneller Regelungsansätze und der Erkundung fortgeschrittener Regelungstechniken.
• das Konzept von dv/dt (Spannungsänderungsrate) und kontinuierlichen Filtern in Antriebssystemen zu verstehen und dieses Wissen anzuwenden, um Filter zur Reduzierung von Oberwellen und zur Verbesserung der Systemleistung zu entwerfen und zu optimieren.
• Verstehen der Prinzipien und Anwendungen von Magnetlagersystemen, einschließlich ihrer Vorteile, Herausforderungen und ihres Potenzials zur Verbesserung der Effizienz und Zuverlässigkeit in verschiedenen industriellen Anwendungen.
• Erläutern Sie die Prinzipien und Techniken der drahtlosen Energieübertragung und ihre möglichen Anwendungen in modernen Antriebssystemen, einschließlich des Aufladens von Elektrofahrzeugen, der industriellen Automatisierung und der Unterhaltungselektronik.
• Identifizierung und Analyse von Hochfrequenzverlusten in Maschinen, einschließlich Kernverlusten, Wirbelstromverlusten und Hystereseverlusten, und Untersuchung von Strategien zur Minimierung dieser Verluste für eine verbesserte Systemeffizienz.
• Verstehen verschiedener Wechselrichter-Topologien, die in modernen Antriebssystemen verwendet werden, einschließlich Pulsweitenmodulation (PWM) und Space-Vector-Modulation (SWM), Multi-Level-Wechselrichter und neue Topologien wie SiC- (Siliziumkarbid) und GaN- (Galliumnitrid) Geräte.
• Anwendung des theoretischen Wissens auf praktische Szenarien durch die Analyse von Fallstudien und realen Beispielen zu den besprochenen Themen und Vorschlag innovativer Lösungen zur Optimierung der Leistung und Energieeffizienz von Antriebssystemen.

Einführung

• Kurzer Überblick über die Themen der Vorlesung: Steuerungsprinzipien von Antriebssystemen, Magnetlager, dv/dt- und Sinusfilter, moderne Umrichtertopologien, Modulationsverfahren wie PWM und Raumvektormodulation, Hochfrequenzverluste in Maschinen, Kühlung elektrischer Maschinen, drahtlose Energieübertragungssysteme, Hybrid- und Mikronetze.
• Bedeutung des Verständnisses und der Beherrschung dieser Themen im Kontext der fortschreitenden Energie- und Antriebssystemtechnik.

Prinzipien der Antriebssystemsteuerung

• Einführung in die Steuerungsstrukturen von Antriebssystemen und ihre Rolle beim Erreichen der gewünschten Leistung und Effizienz.
• Überprüfung konventioneller Regelungsansätze (z. B. PI-Regelung) und ihrer Grenzen.
• Erforschung fortschrittlicher Regeltechniken, wie z.B. direkte Drehmomentregelung (DTC) und feldorientierte Regelung (FOC).
• Fallstudien, die die Vorteile und Kompromisse der verschiedenen Regelungsstrategien in praktischen Anwendungen aufzeigen.

Magnetische Lager

• Einführung in Magnetlager und ihre Anwendungen in verschiedenen Branchen.
• Funktionsprinzipien und Vorteile gegenüber herkömmlichen mechanischen Lagern.
• Arten von Magnetlagern: aktive und passive Systeme, Radial- und Axiallager.
• Beispiele aus der Praxis für Magnetlageranwendungen und ihre Auswirkungen auf Leistung und Zuverlässigkeit.

dv/dt und Sinuswellenfilter

• Verständnis des Konzepts von dv/dt (Spannungsänderungsrate) und seiner Auswirkungen auf Antriebssysteme.
• Bedeutung von Sinusfiltern bei der Abschwächung von dv/dt-Effekten und der Reduzierung von Oberwellenverzerrungen.

Moderne Wechselrichter-Topologien

• Überblick über moderne Wechselrichter-Topologien, die in Antriebssystemen verwendet werden.
• Analyse von Pulsweitenmodulationsverfahren (PWM) zur Steuerung von Wechselrichterausgangsspannung und -strom.

Modulationstechniken: PWM und Space Vector Modulation (SVM)

• Eine ausführliche Erläuterung der PWM-Techniken und ihrer Umsetzung in Antriebssystemen.
• Einführung in die Raumvektormodulation (SVM) und ihre Vorteile bei der Verringerung von Schaltverlusten und der Steigerung des Systemwirkungsgrads.

Hochfrequenzverluste in Maschinen

• Verstehen der Quellen und Auswirkungen von Hochfrequenzverlusten in elektrischen Maschinen.
• Analyse der Faktoren, die die Hochfrequenzverluste beeinflussen, und deren Auswirkungen auf die Maschineneffizienz.

Kühlung von elektrischen Maschinen

• Eine wirksame Kühlung elektrischer Maschinen ist wichtig, um eine optimale Leistung aufrechtzuerhalten und Überhitzung zu vermeiden.
• Überblick über die Kühlmethoden für elektrische Maschinen: Luftkühlung, Flüssigkeitskühlung und Hybridkühlung.

Drahtlose Energieübertragungssysteme

• Einführung in Technologien zur drahtlosen Energieübertragung (WPT) und ihre Anwendungen. Überblick über die WPT-Systemkomponenten: Sender, Empfänger und Resonatoren.
• Praktische Beispiele für WPT-Anwendungen sind das Aufladen von Elektrofahrzeugen, Unterhaltungselektronik und industrielle Automatisierung.

Hybride und Mikronetze

• Analyse von Steuerungsstrategien zur Optimierung der Leistung von Hybrid- und Mikronetzen.
• Fallstudien, die die erfolgreiche Implementierung von Hybrid- und Microgrid-Systemen zeigen.

wird bekannt gegeben