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Validierung von innovativen, hochfrequenten Gleichstromstellerkonzepten

Lehrstuhl: Lehrstuhl für Energiewandlung

Betreuer: Patrick Lenzen, Kevin Pilgrim, Tim Krigar,

Beginn ab: 01.04.2020

Maximale Anzahl der Teilnehmer: 6

Beschreibung:
Für viele Anwendungen in der Industrie müssen bewegliche Aktuatoren mit Energie versorgt werden. Hierzu werden verschiedene Topologien von DC/DC-Wandlern erforscht, um die Versorgung effizient zu gestalten:

Wireless Charging: Um verschleißanfällige Kabelschleppen zu ersetzen werden Konzepte des Wireless Chargings verfolgt. Um eine geeignete Leistungsdichte mit kleinen Spulen zu erzeugen, bedarf es hoher Schaltfrequenzen und daher moderner Leistungshalbleiter.

DC-Sammelschiene: Für eine Effizienzsteigerung werden in industriellen Fabrikhallen DC-Sammelschienen genutzt, um Blindleistungsverluste zu veringern. Um kurzzeitige Lastanstiege, zum Beispiel durch einen Industriekran, zu kompensieren, werden Superkondensatoren eingesetzt. Diese sind durch einen DC/DC-Wandler an die Sammelschiene angeschlossen.

Innerhalb dieser Themen ist Forschungsbedarf vorhanden:
1. Für die Auslegung des DC/DC-Wandlers wird ein Modell des Superkondensators benötigt. Hierbei sind zunächst folgende Dinge zu entwickeln:


    • Aufbau eines Messstandes zur Charakterisierung von Kondensatoren
    • Untersuchung von:
          • Temperaturverhalten
          • kapazitiven Spannungsverhalten
          • Frequenzverhalten
          • Alterung des Superkondensators
    • Aufbauend darauf soll ein Spicemodel erstellt werden.

2. Für die Erzeugung von hochfrequenten, gepulsten Signalen bedarf es einer hochauflösenden Pulsweitenmodulation (PWM). Hierzu werden in der Regel µController verwendet. Um diese Signale parallel zu anderen wichtigen Funktionen regeln zu können, soll der µC durch ein Field Programmable Gate Array (FPGA) ersetzt werden. Hierfür sind folgende Arbeiten zu erledigen:

    • Erzeugung einer High-Resolution PWM durch das FPGA
    • Inbetriebnahme eines Analog-Digital-Converters (ADC) zur Messung der Regelgröße
    • Realisierung eines Regelkonzeptes mittels des FPGAs


 

Die Projektgruppe findet statt!

Teilnehmer: 181844, 217229, 167838, 209367, 168527, 180836,