Studien-/Diplomarbeiten/SHK
Die folgenden Arbeiten sind Vorschläge für studentische Arbeiten seitens der Professur. Die Mitarbeiter der Professur sind gleichermaßen offen für Initiativbewerbungen mit eigenen fachbezogenen Themenvorschlägen. Ebenso können Sie bei den Betreuern anfragen, ob Teile der Ausgabenstellungen als SHK bearbeitet werden können.
In Karlsruhe wurde vor einiger Zeit ein neues innovatives Konzept entwickelt, um die
Stromharmonischen, die von einem leistungsstarken Umrichter erzeugt werden, zu
kompensieren.
https://doi.org/10.1109/TPEL.2023.3326100
Ziel der Studienarbeit ist es, dieses Konzept am einfachen Beispiel von DC-Netzen weiterzuentwickeln. Der Einsatz eines zusätzlichen Kondensators soll hierbei den Aufwand für den Hilfsumrichter deutlich reduzieren. Dabei soll insbesondere die Regelbarkeit
Zur Aufgabenstellung
An der Professur für Leistungselektronik wird gerade ein Stromrichter mit parallel geschalteten Halbbrücken aufgebaut. Aufgrund von unsymmetrischen Streuinduktivitäten im Kommutierungskreis weisen die Ströme wie in der Abbildung gezeigt nach dem Schalten stark voneinander ab, was in einigen Schaltern die Leitverluste erhöht, während in anderen Schaltern die Leitverluste verringert werden.
Ziel der Arbeit ist es, diese Verluste mithilfe der gemessenen Doppelpulsverläufe zu quantifizieren. Bei einer Diplomarbeit können auch weitere Doppelpulse aufgenommen respektive Methoden zur Symmetrierung der Verluste erprobt werden.
Zur Aufgabenstellung
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Zur Aufgabenstellung
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In den nächsten Jahrzenten werden weltweit mehrere hundert Gigawatt an Elektrolyseuren und den dazu notwenigen Stromrichtern installiert werden, um ausreichend grünen Wasserstoff zu produzieren. Diese Systeme sollen natürlich möglichst effizient aber auch kostengünstig sein. Eine Optimierungsmöglichkeit liegt hier an der Schnittstelle Stromrichter – Elektrolyseur, da die Stromwelligkeit des Gleichstroms die Verluste im Elektrolyseur erhöht.
Ziel der Arbeit ist es, die Verluste im Elektrolyseur aufgrund der Stromwelligkeit ausgehend von verschiedenen Topologien analytisch zu quantifizieren und simulativ oder numerisch zu verifizieren. Zusätzlich besteht auch die Möglichkeit einer experimentellen Überprüfung an einem Laborelektrolyseur.
Die Arbeitsschritte der Arbeit umfassen:
- Literaturrecherche zu analytischen Methoden zur Berechnung der Verluste unter einer Stromwelligkeit
- Anwenden der Methoden auf Standardgleichrichtertopologien
- Verifikation mittels Simulation oder numerischen Methoden
- (Experimentelle Verifikation an einem Laborelektrolyseur)
- Dokumentation der Ergebnisse
Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Simon Puteanus (simon.puteanus@tu-dresden.de)
Tel.: +49 351 463-34087, GOE 319
Während aktuell aufgrund des CO2-intensiven Strommixes noch die Effizienz von Stromrichtern das höchste Potential hat, um den ökologischen Fußabdruck des Stromrichters zu optimieren, wird in Zukunft ein Design von Stromrichtern in den Fokus rücken, das eine bessere Reparierbarkeit des Stromrichters sowie Wiederverwertbarkeit der Komponenten ermöglicht und gleichzeitig dafür sorgt, dass die eingesetzten Bauteile einen möglichst geringen ökologischen Fußabdruck haben.
Die Professur für Leistungselektronik möchte einen Projekttag für Schüler:innen anbieten, bei der sie einen Tiefsetzsteller löten, um aus einem Solarmodul ein Handy zu laden. Der Prototyp des Tiefsetzstellers existiert bereits. Da der Tiefsetzsteller aus Sicherheitsbedenken nicht den Schüler:innen mitgegeben werden kann, wird er nach dem Projekttag entsorgt, sodass viel unnötiger Elektroschrott entsteht. Hier setzt die Studienarbeit an. Zunächst soll der aktuelle ökologische Fußabdruck des Tiefsetzstellers analysiert und in einem nächsten Schritt durch ein Redesign optimiert werden. Dabei soll Wert auf eine einfache Wiederverwendung der Komponenten gelegt werden.
Die Arbeitsschritte der Arbeit umfassen:
- Literaturrecherche der Metriken zur Erfassung des ökologischen FußabdrucksEfassung des aktuellen ökologischen Fußabdrucks des Tiefsetzstellers
- Neuentwurf des Tiefsetzstellers zur Optimierung des ökologischen Fußabdrucks mit Augenmerk auf einer Wiederverwendbarkeit der Komponenten
- Dokumentation der Ergebnisse
Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Simon Puteanus (simon.puteanus@tu-dresden.de)
Tel.: +49 351 463-34087, GOE 319
Für das Projekt ReDynEs suchen wir engagierte Studierende, die uns bei der Projektbearbeitung unterstützen. Ziel des Projekts ist die Erarbeitung verschiedener Lösungskonzepte für unterschiedliche Anwendungen von rotationskinetischen Energiespeichern (RKS) in einer interdisziplinären Zusammenarbeit mit mehreren Professuren der TU Dresden. Die Tätigkeit umfasst die folgenden Aufgaben:
- Literaturrecherche
- aktueller Stand der Technik von RKS,
- sicherheitstechnische Anforderungen,
- Markt- und Forschungsanalyse zu bisherigen Herstellern / Prototypen,
- Unterstützung bei der Erstellung von Zwischenberichten und Vorbereitung von Projekttreffen,
- im Verlauf des Projekts
- analytische Berechnungen zu den Parametern und Verlusten des Systems,
- Unterstützung bei der Erstellung von Simulationen,
- Umfang: 5h/Woche oder 10h/Woche,
- gute Sprachkenntnisse in Deutsch und Englisch sind Voraussetzung.
Mit der zunehmenden Integration von umrichterbasierten Erzeugern in das Stromnetz, werden Netzdienstleistungen zukünftig durch netzbildenden Umrichtern wie virtuellen Synchronmaschinen (VSM) erbracht werden müssen. Bei einigen Implementierungen von VSM, weißt der Regler eine hohe Anzahl von Zustandsvariablen auf. Dies kann zu einer Kopplung des äußeren Leistungsregelkreises mit der inneren Spannungs- und Stromregelschleife führen. Darüber hinaus ist eine schnelle Strombegrenzung bei Netzfehlern erforderlich, was den Einsatz von schnellen Stromreglern notwendig macht. zur Aufgabenstellung
Schnellschaltende, diskrete Leistungshalbleiter auf Basis von Galliumnitrid (GaN) sind derzeit für Spannungen bis 650V und Ströme bis 60A spezifiziert. Eine Erhöhung der Übertragungsleistung von GaN-Netzteilen und GaN-Umrichtern kann z.B. durch eine Parallelschaltung der GaN Halbleiter realisiert werden. Für eine gleichmäßige dynamische und statische Stromaufteilung und ein möglichst gleichzeitiges Schalten ist unter anderem ein symmetrisches Leiterplatten-Layout und somit eine symmetrische Aufteilung parasitärer Schaltungselemente wichtig. Weiter zur Aufgabenstellung
Ziel der Studienarbeit ist es, eine adaptive Strombegrenzung zu entwickeln, welche bei der Vorgabe des maximalen Stromes Kriterien wie die Außentemperatur, den stationären Strom, oder die Dauer der transienten Belastung berücksichtigt. Damit soll eine maximale Ausnutzung der Momentanreserve und somit eine möglichst effektive Netzstützung gewährleistet werden. Weiter
In Karlsruhe wurde eine neue innovative Methode entwickelt, Stromharmonische von großen Umrichtern zu kompensieren. Wir haben eine Idee, um diese Methode weiterzuentwickeln und würden dies gerne in einer Diplomarbeit austesten.
Die Aufgabenstellung finden Sie hier.
Unsere ehemaligen geschätzten Kollegen Prof. Dr.-Ing. habil. Albrecht Gensior und Dr.-Ing Hendrick Fehr haben vor einigen Jahren einen eleganten Gleitregimeregler (Sliding Mode Controller) entwickelt. Bis jetzt wurde der Regler jedoch noch nie in einem Paper in seiner einfachsten Form dargestellt, um ihn einem breiten Publikum zugänglich zu machen. Diese Diplomarbeit strebt an eine entsprechende Publikation vorzubereiten, indem der Regler implementiert und mit anderen Regelverfahren verglichen wird. Weitere Informationen sind hier zu finden.
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Die Aufgabenstellung dieser Studien-/Diplmarbeit finden Sie hier.
Nähere Informationen finden Sie hier
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