Elektrische Energietechnik - etit.tu-darmstadt.de · Motor Development for Electrical Drive Systems Umrichtergespeiste Antriebe Permanentmagnet-Synchronmaschinen Reluktanzmaschinen

Vertiefung Elektrische Energietechnik Mechatronic Drives

Informationsbroschüre über den

Bachelor-/Master-Studiengang ETIT & WI-ET / MEC 2018

Inhaltsverzeichnis

Elektrische Energietechnik ...................................................................................................... 1

Warum EET studieren? ........................................................................................................... 2

Fachgebiete und Institute - EET .............................................................................................. 7

Institut für Elektrische Energiewandlung – EW ....................................................................... 8

Fachgebiet für Leistungselektronik und Antriebsregelung – LEA ............................................ 13

Fachgebiet für Elektrische Energieversorgung unter Einsatz Erneuerbarer Energien – E5 ...... 18

Fachgebiet für Hochspannungstechnik – HST ........................................................................ 23

Fachgebiet für Energieinformationsnetze und -systeme – EINS.............................................. 28

Studienpläne der Vertiefung EET für ETIT (PO2014) ............................................................ 32

Studienpläne der Vertiefung EET für WI-ETIT (PO2013)....................................................... 33

Mechatronic Drives ............................................................................................................... 34

Fachgebiete und Institute - MEC ........................................................................................... 35

Studienplan der Vertiefung MEC (PO2014) .......................................................................... 36

Modellpläne für die Vertiefung Mechatronic Drives ............................................................... 37

1

Elektrische Energietechnik

Elektrische Energie finden wir heute in fast allen Bereichen unseres Lebens. Ein Leben ohne

elektrische Energie ist unvorstellbar. Bei einem Ausfall der Energieversorgung kommt der Alltag

zum Erliegen.

Die elektrische Energietechnik ist sehr vielseitig und deckt alle Themenstellungen von der

elektrischen Energieerzeugung über die Verteilung bis hin zum Verbrauch ab. Sie ist das

zentrale Thema der heutigen Zeit. Eine nachhaltige

Energieversorgung ist die Grundvoraussetzung für

alle anderen technischen Fortschritte. Um diese

sicherzustellen, wurde die Energiewende

eingeläutet. Hieraus ergeben sich viele neue

Fragestellungen und Herausforderungen, die von

den Ingenieuren der Energietechnik zu lösen sind.

Es gibt heutzutage zahlreiche Schnittstellen der elektrischen Energietechnik zu anderen

Fachgebieten, um die komplexen Komponenten und Systeme nach neuestem Wissensstand und

Projektierungsstandard auszulegen. Neben den Schnittstellen zu anderen technischen Themen

gewinnt auch die Berücksichtigung von Informationstechnik, Politik, Wirtschaft und weiteren

Gebieten an Bedeutung, um die *) Ziele der Bundesregierung mit Erfolg zu erreichen.

2025* 40 % Energiebedarf aus

erneuerbaren Energiequellen

2020* 1 000 000 Elektroautos

in Deutschland

2030* 15 000 MW installierte

Leistung Offshore

2050* 50 % Reduzierung des

Primärenergieverbrauchs

2

Warum EET studieren?

Ingenieure aus der Energietechnik sind heute gefragt wie noch nie! Die Aufgaben und

Fragestellungen sind dabei nicht nur spannend, sondern auch vielfältig.

Anwendungsfelder

Elektrische Energie ist die Grundvoraussetzung moderner Gesellschaften. Ohne Energie

funktioniert heutzutage kein Handy (-netz), keine Tankstelle, keine Supermarktkasse, keine

Fabrik. Daher muss die Energieversorgung sehr zuverlässig sein. Zusätzlich soll die

Energieversorgung wirtschaftlich effizient und umweltfreundlich umgesetzt werden. In

entwickelten Ländern stellt die Umstellung auf umweltfreundliche nachhaltige Energieträger

derzeit die größte Herausforderung der Energieversorgung dar.

Hieraus erwachsen insbesondere für Ingenieure neue und überaus spannende

Tätigkeitsfelder. Diese beruflichen Herausforderungen bestehen in der Entwicklung neuer

Techniken, verbunden mit dem Einsatz anwendungsorientierter Programmsysteme und neuen

Kommunikationstechnologien.

Das Erreichen einer optimalen Relation zwischen der heute vorhandenen Energieversorgung

und des vermehrten Einsatzes regenerativer Energien, die Versorgungssicherheit sowie System-

und Betriebskostenoptimierung sind hierbei weitere Zielgrößen.

Von besonderer Bedeutung sind die Erhaltung und Weiterentwicklung der hervorragenden

Position der deutschen energietechnischen Industrie im internationalen Wettbewerb.

3

Hinsichtlich der Betriebsmittel und

Anlagen zeichnet sich der Trend zu

einer weiteren Kompaktierung und

Funktionsintegration ab, die zu einer

verstärkten Nutzung der

Informationstechnik führt.

Aufgrund des wachsenden Kostendrucks

durch die Liberalisierung gewinnt die

Zustandserkennung von

Betriebsmitteln zur Verlängerung der

Lebensdauer wesentlich an Bedeutung

(Asset Management).

Im Bereich der Kraft-Wärme-

Kopplung ist eine bedeutende Zukunfts-

option die Brennstoffzellen-Techno-

logie. Bereits heute wird an der Ent-

wicklung von Heizsystemen in Verbin-

dung mit einer Stromversorgung auf der

Basis von Brennstoffzellen gearbeitet.

Durch die Liberalisierung der

Energiemärkte ergeben sich vollständig

neue Anforderungen in der

Unternehmens- und Systemführung.

Es wird zu einer starken Verflechtung

von informations- und

energietechnischen Systemen kommen.

Die Analyse der Energieeffizienz der

eingesetzten Betriebsmittel und Systeme

gelangt immer weiter in den Fokus.

Deine möglichen Aufgaben als Ingenieur:

Ebenfalls eine zentrale Frage in

zukünftigen Energieversorgungs-

systemen stellt die Lösung der

Energiespeicherung dar. Hier werden

aus den Bereichen der Nano-

Technologie und der supraleitenden

Materialien neue Impulse kommen.

Ein weiterer wichtiger Faktor ist die

zunehmende Netzeinbindung der

Erzeugung aus regenerativen

Energiequellen und von dezentralen

Systemen in Verbindung mit moderner

Leistungselektronik zur Netzanbindung

(Windkraft- und Photovoltaikanlagen,

Brennstoffzellen).

Seid ihr bereit?

4

Berufsfelder

Berufsmöglichkeiten bestehen in Unternehmen der Energieversorgung, der herstellenden und

anwendenden Industrie, bei Verkehrsunternehmen, in Ingenieurbüros, öffentlich-rechtlichen

Unternehmen sowie Unternehmensberatungen. Schwerpunkte dabei sind Produktentwicklung,

Anlagenplanung, Projektabwicklung, Fertigungsautomatisierung, Betriebs-Führung von

Netzen, Tätigkeiten im Bereich der Betriebsmittelentwicklung, Vorfeldentwicklung und

Fachvertrieb bis hin zu wirtschaftlich orientierten Führungsfunktionen oder auch Marketing,

Vertrieb, Grundlagenuntersuchungen und Studien.

Die größten Unternehmensgruppen sind Versorgungsunternehmen, Netzbetreiber,

Anlagenbauer und Hersteller von Komponenten und Betriebsmitteln. Verschiedene

Energieversorger betreiben Erzeugungsanlagen an allen Spannungsebenen und vermarkten

gewonnene elektrische Energie auf dem Spotmarkt, die dann durch Privat- und

Geschäftskunden verbraucht wird. Netzbetreiber sind für den sicheren und kostengünstigsten

Ausbau und Betrieb der elektrischen Energieversorgungsnetze zuständig. Anlagenbauer stellen

die benötigten Anlagen her und verkaufen sie an Versorger oder Netzbetreiber – vom

Transformator bis zur Windenergieanlage oder Kraftwerk.

Projektingenieur für

Hochspannungskomponenten

Ingenieur Design und Analysis

Ingenieur Netzentwicklung

Ingenieur Systemführung Netze Systemingenieur für Netzstudien in HVDC

Research Scientist

Niederspannungsschalttechnik

Experte für

magnetooptische Stromwandler

Berechnungsingenieur E-

Maschinen

Entwickler in Mess- und Prüftechnik

Systemingenieur

für FACTS Research Scientist

Niederspannungsschalttechnik

Engineer Intelligente

Werkzeugmaschinen

Engineer - Innovative Systeme

zur thermischen Energiespeicherung

Hybrid-Automobiltechnik

(Antriebsstrang)

5

Schwerpunkte in der Lehre

In der Energietechnik lernen Studierende die Anlagen kennen, die für die Erzeugung,

Übertragung und Verwendung elektrischer Energie nötig sind: z. B. Kraftwerke, Freileitungen,

Transformatoren, elektrische Maschinen und leistungselektronische Betriebsmittel. Zudem wird

vermittelt, wie Energieversorgungsnetze mit ihren sehr hohen Spannungen sicher und

zuverlässig betrieben werden können. Ergänzend werden die Grundlagen des Einsatzes von

Erzeugungsanlagen und Speichern mittels Optimierung, probabilistischer Modelle und Machine

Learning angeboten.

Die in den Vorlesungen vermittelten Inhalte werden in abwechslungsreichen und interessanten

Praktika und Laborversuchen vertieft. Dazu gehören unter anderem:

Wintersemester Sommersemester

Energietechnisches Praktikum I: EW, LEA,

E5, HST

Energietechnisches Praktikum II: EW, LEA,

E5, HST

• Erneuerbare Energien: Berührungsschutz, Netzsynchronisation, PV und Windkraft

• Hochspannende Versuche zu Blitzen

• Elektrische Maschinen: Transformator, Gleichstrom-, Asynchron-, Synchronmaschine

• Gleichrichter, DC/DC Wandler, Pulswechselrichter

Antriebstechnisches Praktikum EW, LEA Antriebstechnisches Praktikum EW, LEA

z.B. Linearmotor, umrichtergespeiste Drehfeldmaschinen, Geberauswertung

Simulationspraktikum: E5

Simulation von elektrischen Energieversorgungsnetzen in Theorie und Praxis

Mechatronik-Workshop EW

Einblicke in die zerspanende Metallbearbeitung und den Aufbau der Elektronikkomponenten eines mechatronischen Systems

Darüber hinaus finden regelmäßig Energietechnische Exkursionen statt, sodass der Praxisbezug

hergestellt werden kann.

6

Energietechnische Exkursion

Im Rahmen dieser haben Studierende die Möglichkeit, Netzbetreiber, Hersteller,

Kraftwerksbetreiber und verschiedene Einrichtungen aus der Energietechnik zu besuchen.

Hierbei kann man die unterschiedlichen Arbeitsbereiche von Ingenieuren kennen lernen und

selbstverständlich auch erste Kontakte zu potenziellen Arbeitgebern knüpfen.

Die einwöchige Exkursion im Jahr 2015 fand großen Anklang. Auf dem Weg nach Hamburg

und Groningen, NL waren u. a. TenneT, Deutsche Bahn und Enercon interessante Ziele.

2016 ging es mit der Exkursion nach Basel und Baden in der Schweiz. Hierbei wurden

Unternehmen wie die Swissgrid, die BKW sowie ABB Semiconductors & ABB

Leistungselektronik besucht.

Linz, Prag und Nürnberg waren die Stationen der Exkursion 2017. Hierbei wurden unter

anderem Andritz Hydro, Voestalpine, Skoda und Baumüller besucht.

Im Jahr 2018 ging die Exkursion in den Nordosten Deutschlands. An den Standorten Wismar,

Greifswald, Berlin und Erfurt waren die Firmen Vattenfall, Siemens, Continental, 50-Hertz und

das MPI(Kernfusionsforschungsreaktor) Ziele der Gruppe. Das besondere Gruppenevent war

diesmal eine Rundfahrt auf der Spree.

7

Fachgebiete und Institute - EET

Das Vertiefungsstudium: Elektrische Energietechnik (EET) wird von den folgenden fünf

Fachgebieten/ Instituten getragen:

Prof. Dr.-Ing. Jutta Hanson (Vertiefungs-

sprecherin)

Fachbereich 18

Institut für Elektrische

Energiesysteme

Prof. Dr.-Ing. Andreas Binder

Prof. Dr.-Ing. Volker

Hinrichsen

Prof. Dr. Florian

Steinke

Fachgebiet

Hoch-spannungs-

technik (HST)

Fachgebiet Energie-

informations-netze und -systeme (EINS)

Fachgebiet Leistungs-

elektronik und Antriebs-regelung

(LEA)


Energie-wandlung

(EW)

Fachgebiet Elektrische

Energie-versorgung

unter Einsatz Erneuerbarer

Energien (E5)

Prof. Dr.-Ing. Gerd

Griepentrog

Ausgestattet mit u.a. 2

Maschinen-sälen, einem Messgeräte-

park und zahlreichen

Laboren

Vollständig neu

ausgestattete Laborräume

für Forschung und Lehre

Verfügt über ein

akkreditiertes Testlabor

für Betriebs-spannungen bis zu 800 kV

Algorithmen und Software

für Betrieb und Auslegung

einer multi-modalen

Energiewende

Erprobte Simulations-software aus der Industrie

zur Nachbildung von Netzen

8

Institut für Elektrische Energiewandlung – EW

Die elektrische Energiewandlung spielt eine

zentrale Rolle sowohl bei der Energieerzeugung

als auch bei der Energieanwendung. Im Bereich

der Energieerzeugung sind Generatoren und im

Bereich der Energieverteilung Transformatoren

wesentliche technische Komponenten, die am

Institut EW in Forschung und Lehre behandelt

werden. Im Bereich der Energieanwendung sind

elektrische Motoren aller Art, Verteil-

transformatoren, Drosselspulen, rotierende

Energiespeicher, elektrochemische Batterie-

speicher und Akkumulatoren und, im Sonderfall

z. B. der Hochdrehzahlantriebe, auch

magnetische Lagerungen wesentliche

Komponenten, die am Institut EW den

Studierenden nahegebracht werden. Anwendungen sind dabei Großantriebe, z. B. im

Walzwerksbereich oder bei Schiffen, Bahnantriebe, E-Antriebe in Hybridfahrzeugen für die E-

Mobility, hochdynamische geregelte E-Maschinen in der Werkzeugmaschinenindustrie, der

Verpackungsindustrie und benachbarten Industriezweigen. Bei der Forschung stehen am

Institut EW die elektrischen Maschinen in einem besonderen Fokus, denn sie haben eine

fundamentale Rolle in der heutigen Gesellschaft. Vom Haushalt (Antriebe in Haushaltsgeräten)

über Verkehr (Bahnen, Elektroautos) bis hin zur Industrie werden diese E-Maschinen als

elektrische Energiewandler so breit eingesetzt, dass weit über 50 % der elektrischen

Energienutzung auf sie entfällt. Im Bereich der Erzeugung sind nahezu 100 % der

Generatorsysteme rotierende elektrische Maschinen. In den Transformatoren wird diese

elektrische Energie im Schnitt vier Mal auf unterschiedliche Spannungsebenen umgespannt.

Daher umfassen Forschung und Lehre am Institut EW sowohl die numerische Berechnung mit

modernen Finite-Elemente-Programmen, als auch den Bau und die Erprobung von Prototypen

(z. B. Radnabenantriebe oder magnetgelagerte hochtourige Kompressorantriebe) im

institutseigenen Starkstromlabor. Viele diese Forschungsprojekte erfolgen in enger Kooperation

mit der Industrie, wo viele unserer Absolventen ihren späteren Arbeitsplatz finden.

9

Partnerinstitute und Zusammenarbeit mit der Industrie

ABB, Västerås (Schweden)

ALSTOM, Birr (Schweiz)

Andritz Hydro, Weiz (Österreich)

Antriebssysteme Faurndau, Göppingen

Baumüller, Nürnberg

Bombardier, Mannheim

Bosch Rexroth, Lohr / Main

Brenner, Bürstadt

e & a, Möhlin (Schweiz)

ebm-papst, Mulfingen

Elin EBG Elektromotoren, Weiz (Österreich)

GIANT LIO KNOW-HOW Co. Ltd., Taipei, Taiwan

Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Japan

INA-Drives & Mechatronics GmbH & Co. oHG, Suhl

Johannes Hübner GmbH, Gießen

Klüber Lubrication, München

Leitner AG, Sterzing, Italien

Levitec, Lahnau

LTi Drives, Lahnau

Maccon, München

Oswald, Miltenberg / Main

Robert Bosch GmbH, Stuttgart

Schenck RoTec, Darmstadt

SEW-Eurodrive, Bruchsal

Siemens AG, Bad Neustadt/Saale

Siemens AG, Nürnberg, Erlangen

THIEN eDrives, Lustenau (Österreich)

Traktionssysteme Austria GmbH., Wiener Neudorf

VAC, Hanau

VEM motors, Wernigerode

ZF, Friedrichshafen

Ziehl-Abegg, Künzelsau

In Anwendung befindliche Simulationsprogramme:

Gemeinsame Projekte

Lehrstuhl für Maschinenelemente und Getriebetechnik, TU Kaiserslautern

Institut für Mechatronische Systeme im Maschinenbau, TU Darmstadt

Partneruniversitäten

TU Dresden

TU Bukarest

TU Wien

TU Graz

Institut für Verbrennungskraft-maschinen und Fahrzeugantriebe, TU Darmstadt

10

Lehrveranstaltungen

0

Energietechnik

Energieformen

Energieressourcen

Energieerzeugung

Übertragung & Verteilung

Speicherung

Elektrische Maschinen und Antriebe

Drehfeldtheorie

Drehstromwicklungen

Asynchronmaschine

Synchronmaschine

Gleichstrommaschine

Energy Converters – CAD and System Dynamics

Entwurf von ASM

Dynamik

Raumzeigertheorie

Stoßkurzschluss

Lastsprünge

Motor Development for Electrical Drive Systems

Umrichtergespeiste Antriebe

Permanentmagnet-Synchronmaschinen

Reluktanzmaschinen

Transversalflussmaschine

Großgeneratoren und Hochleistungsantriebe

Bemessung & Kühlung

Turbogenerator

Hydrogenerator

Zusatzverluste

Stromrichtermotor

Neue Technologien bei el. Energiewandlern/Aktoren

Supraleitung

Magnetisches Schweben

Hochdrehzahlantriebe

Magnetohydrodynamik

Fusionsforschung

Elektrische Bahnen

Elektrische Triebfahrzeuge

Traktionswechselrichter

Traktionsmaschinen

Bahnstromsysteme

Umformer & Kraftwerke

Grundlagen der Schienenfahrzeugtechnik

Fahrzeuglauf

Zugförderungsmechanik

Wagenkastentechnologie

Schwingungen

Bremsen

Elektrothermische Prozesstechnik

Induktive Erwärmung

Kapazitive Erwärmung

Numerische Berechnung

Energieeffizienz

Induktives Härten

Praxisorientierte Projektierung

elektrischer Antriebe (S)

Design of el. Machines & Actuators with Numerical

Field Calculation (S)

Projektseminar Energiewandler und Antriebstechnik (S)

Master Bachelor

Elektromechanische Systeme I

Elektrische Antriebstechnik für

Automobile

Mechatronik- Workshop (P)

11

Wissenschaftliche Mitarbeiter des Fachgebiets EW

Dipl.-Ing. Björn Deusinger

Indirekte Wirkungsgrad-

bestimmung von PM-

Synchronmaschinen

Marcel Lehr, M.Sc.

Auslegung elektrischer

Sondermaschinen

Daniel Dietz, M.Sc.

Lagerlose Hochdrehzahl-

Antriebe

Xing Li, M.Sc.

Flywheel design for smart

grid local energy storage

Nicolas Erd, M.Sc.

Synchrongeneratoren für

direkt angetriebene

Windenergieanlagen

Xinjun Liu, M.Sc.

Schwungradspeicher in Traktionssystemen

Dr.-Ing. Yves Gemeinder

Lagerströme in

umrichtergespeisten

elektrischen Maschinen

Sascha Neusüs, M.Sc.

Synchrone

Reluktanzmaschine

Dr. Sc. Makoto Ito

Harmonic losses of permanent

magnet motors

Martin Weicker, M.Sc.

Lagerströme in

umrichtergespeisten

elektrischen Maschinen

Synchrone

Reluktanzmaschine Riffelbildung in einem

Wälzlager 3D-Modell eines Hochdrehzahl-

Schwundradspeichers

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Lehrbeauftragte am Fachgebiet EW

Dr.-Ing. Bogdan Funieru

Design of Electrical Machines

and Actuators with Numerical

Field Calculation

Prof. Dr. phil. Dr. techn.

habil. Harald Neudorfer

Elektrische Bahnen,

PPEA

Dr.-Ing. Andreas Jöckel

Motor Development for

Electrical Drive Systems

Dr.-Ing. Jörg Neumeyer

Elektrothermische

Prozesstechnik

Dr.-Ing. Gerd Meyer

Grundlagen der

Schienenfahrzeugtechnik

Privatdozent Dr.-Ing. habil.

Georg Traxler-Samek

Großgeneratoren und

Hochleistungsantriebe

Prof. Dr.-Ing. Annette Mütze

Electric drives for cars

FEM-Modell einer

Axialflussmaschine Lagerloser High-Speed-Motor Magnetische Lagerung

Versuchsstand für Antriebe

von Elektrofahrzeugen

Radnabenmotor Berechnung der

Wirbelströme (Verluste)

13

Fachgebiet für Leistungselektronik und Antriebsregelung – LEA

Leistungselektronik wandelt elektrische Energie mit Hilfe von Leistungshalbleitern (Dioden,

Thyristoren, GTO, MOSFET, IGBT) um, wobei die umgesetzten Leistungen von einigen Watt bis

zu mehr als 1 GW reichen. So können z. B. in einem einfachen Fall vier Leistungsdioden in

Form einer Brückenschaltung genutzt werden,

um aus einer Wechselspannung eine

Gleichspannung zu erzeugen. Dies wird als

Gleichrichter oder AC/DC-Konverter bezeichnet.

Es gibt eine Vielzahl weiterer Verfahren der

Transformation elektrischer Energie, die

ebenfalls mit Hilfe der Leistungselektronik sehr

effizient durchgeführt werden können:

- DC/AC: Wandlung von Gleich- in

Wechselspannung z. B. für PV-Anlagen

oder netzgekoppelte Batterien, aber auch HGÜ-Stationen mit Leistungen über 1 GW

- AC/AC: Wandlung von 50 Hz-Wechselspannung in eine Wechselspannung anderer

Frequenz und Spannung (sog. Umrichter) für den Antrieb von drehzahlveränderlichen

Antrieben, aber auch für Windkraftanlagen

- DC/DC: Umwandlung einer Gleichspannung in eine andere Gleichspannung z. B. für

Computer und Telekommunikation. Weitere Anwendungen sind z.B. Wandler für

Fahrzeug-Bordnetze, die bidirektional 400 V DC in 12 V DC umwandeln.

Ein besonderes Anwendungsgebiet ist die Ansteuerung

von elektrischen Maschinen, die damit drehmoment- und

drehzahlgeregelt mit hoher Präzision und Dynamik

betrieben werden können. Hierbei werden Kenntnisse in

Leistungselektronik, der elektrischen Maschinen und der

Regelungstechnik kombiniert.

Forschungsschwerpunkte sind:

- Interaktion von leistungselektronischen Systemen und dem Energieversorgungsnetz

- Energieeffiziente Antriebe

14

Projekte mit attraktiven Industriepartnern und Forschungsallianzen

ECPE (European Center of Power Electronics)

Projekt: Wechselwirkung zwischen Leistungselektronik und dem

Niederspannungsnetz

Clean Sky (EU-Initiative)

Projekt: Optimierung von AC/DC-Wandlern für Luftfahrtanwendungen

Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme

Projekt: Induktives Laden für Elektrofahrzeuge mit hoher Leistung

ESR Pollmeier GmbH

Projekt: Geberlose Regelung von Reluktanzmaschinen

Siemens

Projekt: Entwicklung eines kompakten, hocheffizienten und modularen

Hochleistungs-DC/DC-Wandlers

Am Lehrstuhl verwendete Software:

Altium Designer für

Platinenlayouts

MATLAB + Simulink mit

SimScape, SimPowerSystems

und Coder

Code Composer Studio

für DSP und

Mikrocontroller

Programmierung

CST Microwave Studio

für 3D FEM

Feldsimulationen

Xilinx Vivado

für FPGA-Programmierung

PLEXIM Plecs

zur Simulation leistungs-

elektronischer

Schaltungen

15

Lehrveranstaltungen

Master Bachelor

Leistungselektronik I

Leistungshalbleiter

Fremd- und

Selbstgeführte

Schaltungen

Oberschwingungen und Netzbeeinflussung

Adv. Power Electronics

Thermal Design

Resonant Switching

Transient Behavior

IGBT-Drivers

Reliability

Control of Drives

Control Methods

Converters & Sensors

Field Oriented Control

Direct Torque Control

Flux Observers

Seminare und Praktika

Literaturproseminar

Projektseminar

Echtzeitanwendungen

mit programmierbaren

Logikbausteinen

Laborpraktika

Normen-, Prüf- und Zulassungswesen in ET

Normung in DKE, DIN, Cenelec und IEC

Produktsicherheit

Funktionale Sicherheit

Vorschriften zur EMV,

Telekommunikation,

etc.

Passive Components

DC/DC-Converter

Passive Rectifier

Inverter

HVDC

Machine Basics

Electrical Engineering

and Information

Technology

Elektrotechnik und Informationstechnik II

Elektrostatische Felder

Stationäre elektrische

Strömungsfelder Stationäre

Magnetfelder

Zeitlich veränderliche Magnetfelder

Kondensatornetzwerke

Leitungstheorie

16

Mitarbeiter des Fachgebiets LEA

Markus Bienholz, M.Sc.

Gegenseitige Beeinflussung

von Leistungselektronik im

Niederspannungsnetz

Danil Drozhzhin, M.Sc.

Optimierung von

Umrichtern für

Luftfahrtanwendungen

Morris Fuller, M.Sc.

Modellprädiktive Regelung

von Wechselrichtern mit

Interleaving-Zuständen

Markus Holbein, M.Sc.

Inselnetzfähige

Wechselrichter

Vefa Karakasli, M.Sc.

Erstellung einer

Simulations-umgebung für

leitungsgeführte Störungen

von Komponenten in

elektrischen Fahrzeugen

Philipp Kappes, M.Sc.

Geberlose Regelung von

Reluktanzmaschinen

Tao Liu, M.Sc.

Adaptive Regelung und

präzise Positionierung eines

PMSM Servoantriebs

Pavel Makin, M.Sc.

Entwicklung eines

schneller Hochspannungs-

Schalters für

Beschleuniger-

Anwendungen

Ali Montazeri, M.Sc.

Modellprädiktive

Antriebsregelung mittels Dynamischer

Programmierung

Lich T. Nguyen, M.Sc.

Modulare,

selbstkonfigurierende

Inselnetze

Alexander Sauer, M.Sc.

Optimierung von

Umrichtern für

Luftfahrtanwendungen

Erik Smailus, M.Sc.

Hocheffiziente, galvanisch

trennende DC/DC-

Wandler mit weitem

Spannungsbereich

17

Michael Wolff, M.Sc.

Zustandsüberwachung von Leistungshalbleitern

Lehrbeauftragte am Fachgebiet LEA

Dr.-Ing. Gerhard Imgrund

Normen, Prüf- und

Zulassungswesen in der

Elektrotechnik

18

Fachgebiet für Elektrische Energieversorgung unter Einsatz Erneuerbarer Energien – E5

Der Aufbau von neuartigen und nachhaltigen elektrischen Energieversorgungsnetzen und auch

die Realisierung einer geänderten

Erzeugungsstruktur für die zukünftige

Energieversorgung zur Gewährleistung

eines sicheren, zuverlässigen Betriebes

erfordert das Beantworten vielfältiger

Fragen zur Auslegung und zu

Betriebsführungskonzepten. Das Zusammenspiel der vielfältigen aktiven Elemente stellt eine

neuartige Herausforderung dar.

Vermaschte Hochspannungs-

Gleichstrom-Übertragungs-Netze

Projektierung eines zukünftigen HGÜ-

Netzes mit mehreren aktiv geregelten

Anschlusspunkten parallel zum

bestehenden Drehstromnetz d. h. Energie-

übertragung zwischen Windparks im

Norden und Verbrauchern im Süden.

Wichtige Fragen sind hier:

Regelungsverhalten, Zusammenwirken

mit dem unterlagerten Drehstromnetz.

„Smartgrid“: Das intelligente Netz als

Zukunft

Auf Grund dezentraler Erzeugungseinheiten

wird sich das Verteilnetz in seiner

Grundstruktur ändern, innovative Betriebs-

mittel werden eingesetzt. Neue Regelungs-

strategien sind zu entwickeln. Der

Informationsaustausch zwischen den einzelnen

Netzebenen und auch zwischen Erzeuger und

Netzbetreiber rückt in den Vordergrund,

Lastmanagement wird nötig.

Energiemix der Zukunft –

Anpassung der

Erzeugungsstruktur

Das Zusammenspiel

bestehender fossiler Kraftwerke

mit volatilen erneuerbaren

Kraftwerken, welche über

leistungselektronische

Schaltungen ans Netz

angeschlossen werden.

Es mündet in der Frage, ob – und wenn ja wie – elektrische Netze

ohne das bewährte Prinzip der Trägheitsmomente funktionieren können.

Klassische Fragestellungen für Sonderformen elektrischer Netze

Hiermit wird für folgende Fragestellungen Forschungsbedarf gesehen:

o Energieeffizienz und Spannungsqualität des Kraftwerkseigenbedarfs

o Die Energieversorgung von Großverbrauchern

o Inselnetzbildung im Energieversorgungsnetz – Anforderungen an die Regelung

Der verstärkte Einsatz von

erneuerbaren Energien

bedeutet für die elektrische

Energieversorgung einen

drastischen Wandel.

Netze

der

Zukunft

19


EnEff:Stadt Campus Lichtwiese Zielsetzung: Nachhaltige und energieeffiziente Weiterentwicklung

der Technischen Universität Darmstadt

Beteiligte Fachgebiete: TTD, ENB, EINS und DSP

Systemeffizienz und Systemsicherheit auf dem Weg zum vermaschten AC-DC-Übertragungsnetz Zielsetzung: Dynamische Spannungs- und Winkelstabilität in

hybriden Übertragungsnetzen

Partner: TU Berlin, TU Ilmenau, Amprion, TenneT, TransnetBW,

50Hertz Transmission,

Kopernikus – Projekt „Neue Netzstrukturen“: ENSURE Zielsetzung: Neue Energienetzstrukturen zur Steigerung der Leistungsfähigkeit und Effizienz des Gesamtsystems

Partner: Siemens, ABB, TenneT, KIT, RWTH Aachen, FAU

Erlangen-Nürnberg, Leibniz Universität Hannover und weitere

StabLe: Stabilität von Netzen durch Leistungselektronik Zielsetzung: Stabiler Betrieb von Energieversorgungsnetzen mit

dezentraler, über Wechselrichter angekoppelter Anlagen

Partner: Siemens AG, Fraunhofer IISB, IAV GmbH,

Beteiligte Fachgebiete: LEA, RTM

Kurzschlussstromberechnung in Verteilnetzen mit hohem Anteil Erneuerbaren Energien Zielsetzung: Vereinfachte Anwendung der Kurzschlussnorm unter Berücksichtigung der in den Netzanschlussregeln geforderten

dynamischen Netzstützung

PHI-Factory: Flexible elektrische Fabriknetzführung Zielsetzung: Moderne Fabriknetzführung zur Steigerung der

Energieeffizienz unter den Anforderungen zukünftiger

Verteilnetze

Partner: Entega, Bosch Rexroth, Software AG, Opel, Ökotec,

MPDV und weitere

Beteiligte Fachgebiete: PTW, IMS

Kennst du unsere in Anwendung befindlichen Simulationsprogramme?

NEPLAN und PowerFactory

Berechnung komplexer

elektrischer Netze

MATLAB + Simulink

mit Simscape Power

Systems

PSCAD

detaillierte Nachbildung

elektrischer Betriebsmittel

20

Lehrveranstaltung

Master Bachelor

Berechnung transienter Vorgänge in E-Netzen (S)

Modellierung und Simulation transienter

Vorgänge

PowerFactory, Matlab

Eigenständige Bearbeitung eines Projekts

Verfassen eines

Projektberichts

Abschlusspräsentation

El. Energieversorgung II

Synchronmaschine

Statische Stabilität

Transiente Stabilität

KS-Stromberechnung

Sternpunktbehandlung

Netzschutz

El. Energieversorgung I

Sym. Komponenten

Freileitung

Kabel

Transformator

KS-Stromberechnung

Schaltgeräte, -anlagen …

Energiewirtschaft

Grundlagen der Energiewirtschaft

Entwicklung der Stromwirtschaft

Stromhandel und Netzregulierung

Erneuerbarer Energien

unter dem EEG

Vergütungsmodelle für Netzbetreiber & …

El. Energieversorgung III

Lastflussberechnung

Stationäres Netzverhalten

HGÜ

FACTS

Spannungsqualität

Netzberechnung

El. Energieversorgung der Zukunft (S)

2 vorgegebene Themen pro Semester z.B.

Flexible Kraftwerke für die

Energiewende

Spannungsmanagement mit EEG- Anlagen

Frequenzhaltung ohne rotierende Massen

Blindleistungsflexibili-

sierung in Verteilnetzen

Elektrotechnik und Informationstechnik I

Gleichströme

Wechselströme

Netzberechnung

Leistung

Transformator

Vierpol

Kraftwerke und Erneuerbare Energien

Grundlagen thermischer Prozesse

Thermische Kraftwerke

Erneuerbare Energien

Elektrotechnische

Einrichtungen der

Kraftwerke

Netzanschluss

21

Mitarbeiter des Fachgebiets E5

Damian Batorowicz, M. Sc.

• Netzunsymmetrie

• Transformator-

nachbildung

• EMT-Berechnung

Florian Bennewitz, M. Sc.

• Nachbildung hybrider

Übertragungsnetze

• Systemverhalten von

Übertragungsnetzen

Stationäre Stabilität in

Stromnetzen

Benjamin Braun, M. Sc.

• Verteilnetze

• Netzschutz

• Kurzschlussstrom-

berechnung

Martin Coumont, M. Sc.

• Generische

Umrichtermodelle

• Dynamik aktiver

Verteilnetze

• Fehlerregelung von DEA

•

Ludwig Döring, M. Sc.

• Sternpunktbehandlung

• Erdfehler in isolierten/

kompensierten Netzen

• Algorithmen zur

Erdfehlererkennung und

-ortung

Christina Fuhr, M. Sc.

• Stabilität durch Umrichter

• Regelungskonzepte

• Alternative Konzepte für

Schwungmasse

•

Dominik Maihöfner, M. Sc.

• Netzzellen

• Flexibilitäts- und

Stabilitätsuntersuchungen

• Verteilnetze

Benjamin Niersbach, M. Sc.

• Nachbildung dezentraler

Erzeugungsanlagen


berechnung

• Verteilnetze

Anna Pfendler, M. Sc.

• Generische Modelle

• Leistungselektronisch

angeschlossene EA

• Vollumrichter

Tim Plößer, M. Sc.

• Integration von

Industrienetzen

• Innovative Netzformen

• Verteilnetze

Dipl.-Ing. Andreas Saҫıak

• HGÜ-Netze


berechnung DC

Umrichterverhalten

bei DC-Kurzschluss

Andrea Schaefer, M. Sc.

• Auswirkungen von

Verkabelung auf

Oberschwingungen

• Resonanzverhalten

• Frequenzabhängige

Netzmodellierung

22

Carl Schweinsberg, M. Sc.

• Verteilnetze • Einsatz flexibler

Industrieverbraucher

• Spannungsqualität in

zukünftigen Stromnetzen

Dipl.-Ing. Sebastian Weck

• Modellierung und Regelung von VSC

Convertern

• DC-Overlaynetz

• Dyn. Berechnung

MSCDN-Anlagen

Lehrbeauftragte am Fachgebiet E5

Dr.-Ing. Kai Sander

Energiewirtschaft Netze BW, Stuttgart

Dr.-Ing. Arefeh Danesh

Shakib (Gastprofessorin)

Berechnung transienter Vorgänge

ABB AG, Mannheim

23

Fachgebiet für Hochspannungstechnik – HST

Heutige Volkswirtschaften sind von einer zuverlässigen Energieversorgung abhängig. Die

Energieversorger ihrerseits sind dabei hohen Qualitätsstandards unterworfen. Dabei müssen sie

sich vor dem Hintergrund stetig steigender Anforderungen permanent neuen

Rahmenbedingungen stellen. Um dies zu gewährleisten, ist es unter anderem unbedingt

erforderlich, auch die Betriebsmittel der aktuellen und zukünftigen Energieversorgung

unablässig weiter zu entwickeln und die dafür erforderlichen Grundlagen zu erforschen. Eine

große Herausforderung stellt dabei die "Energiewende" dar. Den damit verbundenen Problemen

stellt sich das Fachgebiet Hochspannungstechnik im Rahmen von derzeit dreizehn

unterschiedlichen Forschungsprojekten.

Die Aufgabenstellungen in der Hochspannungstechnik können mit theoretischen Überlegungen

und mit Hilfe von Modellvorstellungen und

Simulationsrechnungen bewältigt werden. Eine

experimentelle Überprüfung der Ergebnisse ist

jedoch stets notwendig. Hierfür stehen uns neben

zahlreichen kleineren Laboren eine

Hochspannungshalle für Spannungen bis zu

3.200.000 V und Hochstromlabore für Ströme bis

zu 200.000 A zur Verfügung. In allen Laboren

kommt aufwändige und modernste Prüftechnik

zum Einsatz. Die Hochspannungshalle, eine der

größten in Deutschland, ist Teil eines akkreditierten Prüffeldes, in dem auch Entwicklungs- und

Typprüfungen für die Industrie durchgeführt werden.

Das Fachgebiet nutzt seine umfangreichen Möglichkeiten, um Wissenschaftlern und

Studierenden eine hervorragende, moderne Forschungs- und Entwicklungsumgebung zu

bieten. Dies führte in seinem langjährigen Bestehen zu einem großen Engagement auf

internationalen Konferenzen, in der Normung und bei Prüfdienstleistungen.

Das Motto lautet dabei stets: „Spannung muss man sehen – Strom muss man riechen!

24


MO-Varistoren in leistungselektr. Anwendungen

Leistungsreserven von MS- und NS-Kabeln

Optimierung von Blitzfangeinrichtungen

Gasisolierte Gleichspannungssysteme

Isolierstoffe zur Feldsteuerung in HGÜ-Systemen

Verhalten von Wassertröpfchen im elektrischen Feld

Magneto-Optische Lichtbogen-Analyse

Alternative Isoliergase in gasisolierten Leitern

Alternative Isoliergase in Mittelspannungsschaltanlagen

Ausschaltvermögen von alternativen Isoliergasen in der

Hochspannung

Lichtbogenbewegung in der Vakuumschalttechnik

Mittelspannungs-Gleichstrom-Schalten

Vakuumschalter der Hochspannungsebene

Neben den Messungen an Versuchsständen kommt modernste Software zum Einsatz:

25

Lehrveranstaltungen

Hochspannungstechnik II

Maßnahmen zur Feld- und Potentialsteuerueng

Gasdurchschlag (Luft, Schwefelhexafluorid)

Oberflächenentladungen

Blitzentladungen,

Blitzschutz

Geschichtete Dielektrika

Feststoff-, Flüssigkeits-. Vakuumdurchschlag

Master Bachelor

Hochspannungstechnik I

Erzeugung hoher

AC- und DC-Spannung Erzeugung von

Stoßspannungen

Messung hoher Spannungen

Wanderwellenvorgänge auf Leitungen

Elektrische Felder

Hochspannungs- schaltgeräte und -anlagen

Konzeption, Einsatzbeispiele

Schaltaufgaben

Lichtbogenlöschung in Luft, SF6 und Vakuum

Leistungs-, Trenn- und Erdungsschalter

Prüfung von Schaltgeräten

Elektromagnetische Verträglichkeit

Störquellen

Koppelmechanismen und Gegenmaßnahmen

Entstörkomponenten

Elektromagnetische Schirme

EMV-Mess- und Prüftechnik

Überspannungsschutz und Isolationskoordination in Energieversorgungsnetzen

Repräsentative Betriebsspannung

Koordination der Stehspannungen

Erforderliche Stehspannung

Normierte Stehspannung und Prüfverfahren

Messverfahren der Hochspannungstechnik

Messung hoher Gleichspannung

Messung hoher

Wechselspannung in

Hochspannungsnetzen

Messung hoher Wechselspannung im Labor

Messung hoher

Stoßspannungen

Energiekabelanlagen

Kabelherstellung

Qualitätsanforderungen

Garniturentechnik

Kabelsystemtechnik

Projektierung und Betrieb

Kabelaufbau

Blitzphysik und Blitzschutz

Gewitter und Blitze

Elektromagnetische Felder bei Blitzentladungen

Blitzortung

Innerer und äußerer Blitzschutz

Blitzschäden und -folgen

Gasisolierte Schaltanlagen und

Leitungen

Isoliergase

Komponenten und Aufbau von GIS

Prüfanforderungen

Gasisolierte Leitungen

Thermo-Mechanisches Verhalten

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Mitarbeiter des Fachgebiets HST

Constantin Balzer, M.Sc.

Leistungsreserven von MS-

und NS-Kabeln

Maike Bröker, M.Sc.

MO-Varistoren in

leistungselektr.

Anwendungen

Christian Dorsch, M.Sc.

Magneto-Optische

Lichtbogen-Analyse

Dipl.-Ing. Martin Hallas

Gasisolierte

Gleichspannungssysteme

Peter Hock, M.Sc.

MVDC Schalten

Rashid Hussain, M.Sc.

Isolierstoffe zur

Feldsteuerung in HGÜ-

Systemen

Henning Janssen, M.Sc.

Lichtbogenbewegung in der

Vakuumschalttechnik

David Kothe, M.Sc.

Alternative Isoliergase in

MS-Schaltanlagen

Jens-Michael Löwe, M.Sc.

Verhalten von

Wassertröpfchen im

elektrischen Feld

Dr.-Ing. Torsten Psotta

Ausschaltvermögen von

alternativen Isoliergasen

in der Hochspannung

Benjamin Surges, M.Sc.

Vakuumschalter der

Hochspannungsebene

Johannes Wiener, M.Eng.

Alternative Isoliergase in

gasisolierten Leitern

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Dr.-Ing. Thomas Wietoska

Leistungselektronik in der

Hochspannungstechnik

Lehrbeauftragte am Fachgebiet HST

Dr.-Ing. Wolfgang

Breilmann

Messverfahren der

Hochspannungstechnik

Dr.-Ing. Martin Hannig

Blitzphysik und Blitzschutz

Dr.-Ing. Maria Hering

Gasisolierte Schaltanlagen

und Leitungen

Dr.-Ing. Johannes

Kaumanns

Energiekabelanlagen

Dr.-Ing. Myriam Koch

(Gastprofessorin)

Der Netzausbau im

gesellschaftlichen Kontext

Prof. Dr.-Ing. Claus

Neumann

Hochspannungs-

Schaltgeräte und -Anlagen

28

Fachgebiet für Energieinformationsnetze und -systeme – EINS

Im April 2017 ist die

Vertiefungsrichtung „Elektrische

Energietechnik“ um das neuge-

gründete Fachgebiet EINS

erweitert worden.

Der Schwerpunkt der Forschung

und Lehre ist die Entwicklung

ganzheitlicher multi-modaler

Energiemanagementsysteme. Dabei ist die Sektorenkopplung, welche die Berücksichtigung

jeglicher genutzter Energieform im betrachteten System darstellt (Multi-Modalität), im

Zeitalter der Energiewende der wesentliche Erfolgsfaktor. In der Praxis bedeutet dies, dass bei

intensiver Nutzung erneuerbarer Energien die Transformation von Strom in Wärme und

anschließende Speicherung aufgrund deutlicher ökonomischer Vorteile und höherer Effizenz,

gegenüber klassicher Gasheizung im Vorteil ist.

Unser ganzheitlicher Ansatz des Energiemanagements umfasst drei wesentliche Bausteine:

1. Design und Auslegung auf makro- oder mikroökonimischer Ebene

2. Verfahren für den Betrieb sowohl mit Blick auf ökonomische Ziele wie auch unter

Einhaltung technischer Stabiltitäskritieren

3. Automatisierungstechnik für den Energiebereich

Um Lösungen für die einzigartigen Anforderungen der Energiewende zu entwickeln verwenden

wir Werkzeuge der verteilten Regelung, Machine Learning sowie probabilistische Modelle und

numerische Optimierung. Unsere Forschung integriert also Methoden und Maßnahmen der

„Industrie 4.0“ im Bereich der Energiewirtschaft.

Dieses Forschungsgebiet steht, vor allem auf

Grund der deutschen Energiewende und der

internationalen Entwicklung des steigenden

Einsatzes von erneuerbaren Energien im Fokus

von Industrie und Politik. Dadurch ergeben

sich für Absolventen umfangreiche und

attraktive Perspektiven für eine erfolgreiche

nationale sowie internationale Karriere in der

freien Wirtschaft oder Wissenschaft.

29


EnEff:Stadt Campus Lichtwiese Zielsetzung: Nachhaltige und energieeffiziente Weiterentwicklung

der Technischen Universität Darmstadt

Beteiligte Fachgebiete: Technische Thermodynamik (TTD),

Entwerfen und nachhaltiges Bauen (ENB) und Distributed

Systems Programming (DSP), Elektrische Energieversorgung

unter Einsatz Erneuerbarer Energien (E5)

ESDPcompact Weiterentwicklung einer Software zur Erstellung, Simulation

und Optimierung von makro- und mikro-ökonomischen

multi-modalen Energiesystemen

Strompreisprognose Entwicklung von Methoden und Algorithmen zur Erstellung von probabilistischen Preisprognosen für verschiedene Märkte, um zur Verfügung stehenden Flexibilitäten an den verschiedenen Märkten optimal zu platzieren

GAMS Entwicklung von Zusatzfunktionen für eine populäre Optimierungssoftware

Zur Erstellung, Simulation und Optimierung unserer Modelle verwenden wir:

algebraische

Modellierungssprache für

mathematische

Optimierungsprobleme

Hardware-in-the-Loop

(HIL) testing

equipment and Rapid

Control Prototyping

(RCP) systems

MATLAB und Simulink zur Datenverarbeitung, Visualisierung

und Programmierung von Steuerungsalgorithmen

30

Lehrveranstaltungen

Machine Learning and Energy

Regression & Classification

Deep Neural Networks

Graphical Models

Applications in Energy

Wege der Energiewende/ Proseminar

Gesamtkonzepte der

Energiewende

Nationale und Inter-

nationale Perspektiven

Allgemeine

Präsentationsfähigkeit

Wissenschaftliches

Schreiben

Energiemanagement und Optimierung

Überblick ökonomische

Einsatzplanung

Multi-modales

Energiemanagement

Energietechnische


Grundlagen mathe-

matischer Optimierung

Matlab Grundkurs

(Freiwillig keine ECTS)

Grundlagen Matlab

Formulierung Energie-

technischer Modelle

Grundlagen

Machine Learning

Formulierung


Master Bachelor

Software Praktikum

Java

Entwicklungsprozess

eXtreme Programming (XP)

Dokumentieren von

Software

Objektorientierte

Programmierung

Projektseminar Energie-informationssysteme

Energieautomatisierung

Modellierung und

Simulation

Wissenschaftliches

Arbeiten

Technische Laborarbeit

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Mitarbeiter des Fachgebiets EINS

Mario Beykirch, M.Sc.

Stochastic optimization

Johannes Börner, M.Sc.

Distributed, resilient power

control

Tim Janke, M.Sc.

Quantitative analysis of

different energy price

regulations

Edwin Mora, M.Sc.

Control theoretic methods

for resilient smart grids

Christopher Ripp, M.Sc.

Industrial energy

management

Nima T. Bazargani, M.Sc.

Resilient communication

systems for Energy

Simon Ackermann, M.Sc.

Externer Doktorand

(Siemens AG)

Uncertainty quantification

for energy management &

plant design

Sebastian Schreck, M.Sc.

Externer Doktorand

(Siemens AG)

Local Energy Markets

32

Bachelor ETIT - Vertiefung EET

Gesamte CP ∑ 180 CP

Studienpläne der Vertiefung EET für ETIT (PO2014)

Grundlagen der Elektrotechnik ∑ 32 CP

Grundlagen der Mathematik ∑ 32 CP

Weitere Grundlagen ∑ 41 CP

Vertiefung EET - Grundlagen ∑ 49 CP

Vertiefung EET - Offener Wahlkatalog ∑ 5 CP

Studium Generale ∑ 9 CP

Bachelor-Thesis ∑ 12 CP

Master ETIT - Vertiefung EET


Pflichtveranstaltungen ∑ 29 CP

Wahlveranstaltungen ∑ 31 CP

Wahlveranstaltungen ∑ 30 CP

Abschlussarbeit ∑ 30 CP

***Siehe http://www.etit.tu-

darmstadt.de/media/etit/01_etit/formulare_studium/pdf_gloger/msc_etit_1/msc_etit_p

o2014/Pruefungsplan_MSc_etit_EET_PO2014.pdf für die vielfältige Auswahl

Auswahl aus den Katalogen A-C*** ∑ 31 CP

Katalog A: Seminare (mind. 4 CP)

Katalog B: Praktika (mind 3 CP; max. 2 Module)

Katalog C: Energietechnische Wahlfächer (mind. 17 CP)

Ingenieur- und Naturwissenschaften ∑ 21 CP


Fach SWS Semester Institut/FG

Advanced Power Electronics 5 CP 2+2 WS LEA

Elektrische Energieversorgung II 5 CP 2+2 WS E5

Energietechnisches Praktikum I 4 CP 3 WS EW, LEA, E5, HST

Energietechnisches Praktikum II 4 CP 3 SS EW, LEA, E5, HST

Energy Converters CAD and System Dynamics 7 CP 3+2 SS/WS EW

Hochspannungstechnik II 4 CP 2+1 SS HST

Fach SWS Turnus Institut/FG

Elektrische Energieversorgung I 5 CP 2+2 SS E5

Elektrische Maschinen und Antriebe 5 CP 2+2 WS/SS EW

Energietechnik 6 CP 3+1 SS EW

Hochspannungstechnik I 5 CP 2+2 WS HST

Leistungselektronik I 5 CP 2+2 WS LEA

Materialien der Elektrotechnik 3 CP 2 WS FB 11

Nachrichtentechnik 6 CP 3+1 SS FB18 – IMP

Proseminar ETIT (Vertiefung EET) 2 CP 2 WS/SS Alle FG EET

Systemdynamik und Regelungstechnik I 6 CP 3+1 WS FB 18 - RTM

Technische Mechanik für Elektrotechnik 6 CP 3+1 SS FB 16

http://www.etit.tu-darmstadt.de/media/etit/01_etit/formulare_studium/pdf_gloger/msc_etit_1/msc_etit_po2014/Pruefungsplan_MSc_etit_EET_PO2014.pdf



33

Bachelor WI-ET - Vertiefung EET


Master WI-ET - Vertiefung EET


Studienpläne der Vertiefung EET für WI-ETIT (PO2013)

Mathematik ∑ 24 CP

Rechts- und Wirtschaftswissenschaften ∑ 77 CP

Elektrotechnik und Informationstechnik ∑ 67 CP (27+40)

Pflichtbereich ∑ 27 CP

Fachstudium ETIT – Vertiefung EET ∑ 40 CP (12+12+16)

Kernkompetenzen ETIT-EET (Pflicht) ∑ 12 CP

Kernkompetenzen ETIT-EET (Wahl mind. 8 CP) ∑ 12 CP

Vertiefungsfächer ETIT-EET ∑ 16 CP (6+10)

Bachelor-Thesis ∑ 12 CP


Energietechnik 6 CP 3+1 SS EW

Systemdynamik und Regelungstechnik I 6 CP 3+1 WS FB 18 - RTM

Rechts- und Wirtschaftswissenschaften ∑ 47 CP

Vertiefungsstudium ETIT (mind. 43 CP) ∑ 43 CP (16+27)

Abschlussmodul ∑ 30 CP

Kernkompetenzen ETIT-EET (mind. 14 CP) ∑ 16 CP


Advanced Power Electronics 5 CP 2+2 WS LEA

Elektrische Energieversorgung II 5 CP 2+2 WS E5

Energy Converters - CAD and System Dynamics 7 CP 3+2 WS EW

Hochspannungstechnik II 4 CP 2+1 SS HST

Vertiefungsfächer ETIT-EET (mind. 25 CP) ∑ 27 CP

Siehe http://www.etit.tu-

darmstadt.de/media/etit/01_etit/formulare_studium/pdf_gloger/msc_wi/po_2014/Modell-

Studien-_und_Pruefungsplan_WI_ETIT_MSc_EET_2014.pdf für die vielfältige Auswahl der

Vertiefungsfächer

Vertiefungsfächer ETIT-EET Pflicht (6 CP)

Messtechnik 6 CP 2+1+2 SS FB18-EMK

Vertiefungsfächer ETIT-EET Wahl (mind. 10 CP)

Elektrische Energieversorgung I 5 CP 2+2 SS E5

Elektrische Maschinen und Antriebe 5 CP 2+2 WS EW

Hochspannungstechnik I 5 CP 2+2 WS HST

Leistungselektronik I 5 CP 2+2 WS LEA

Proseminar ETIT (Vertiefung EET) 2 CP 2 WS/SS Alle FG EET

Variante I

Studienarbeit (am FB Rechts- und Wirtschaftswissenschaften) 15 CP

Masterarbeit (am FB Elektrotechnik und Informationstechnik) 15 CP

Variante II

Studienarbeit (am FB Elektrotechnik und Informationstechnik) 15 CP

Masterarbeit (am FB Rechts- und Wirtschaftswissenschaften) 15 CP

http://www.etit.tu-darmstadt.de/media/etit/01_etit/formulare_studium/pdf_gloger/msc_wi/po_2014/Modell-Studien-_und_Pruefungsplan_WI_ETIT_MSc_EET_2014.pdf



34

Mechatronic Drives

Etwa die Hälfte der elektrischen Energie wird in Deutschland in der Industrie benötigt, wobei

etwa zwei Drittel davon zur Umwandlung in mechanische Arbeit verwendet wird. Um den

zukünftigen Energiebedarf zu reduzieren, müssen effiziente mechatronische Antriebssysteme

ausgelegt werden. Das Spektrum mechatronischer Antriebe (Mechatronic Drives) reicht dabei

von Kleinantrieben in Kameras (1 W) und Haushaltsgeräten (100 W) über Industrieantriebe in

Klimatechnik (1 kW) und Industriepumpen (100 kW) sowie Fahrzeugantrieben in der E-

Mobility (10-100 kW) und im Bahnbereich (1 MW) bis hin zu Großantrieben in

Großkompressoren (10 MW) und Windkanälen (100 MW).

Dabei werden je nach Anwendung unterschiedliche Anforderungen an den Ingenieur und die

Ingenieurin gestellt. Moderne mechatronische Antriebe erfordern Kenntnisse im Bereich der

Mikrocontroller-Regelung mit speziellen auf die Anwendung abgestimmten

Regelungsverfahren, der Messsensorik, der leistungselektronischen Stellglieder, der

elektromechanischen Energiewandlung sowie der Energiespeicherung. Um dieser Vielfalt

Rechnung zu tragen, können in der Vertiefung „Mechatronic Drives“ unterschiedliche

Schwerpunkte gesetzt werden, wobei ein Zusammenwirken der einzelnen Komponenten auf

Gesamtsystemebene stets verstanden werden muss.

Aktuelle Entwicklungstrends auf dem Gebiet der „Mechatronic Drives“ sind:

- „Ultra Hi-Speed-Antriebe“: Magnetlager für Vakuumtechnik, Reinraumtechnik, Schwungrad

- „All-Electric Ship“: Vertikale Drehachse / Azipod: Ruder und Antrieb in „Gondel“

-„More Electric Aircraft“: Ersatz mechanischer durch elektrische Antriebe

(z.B. Landungsklappen, Propeller)

-„E-Mobility“: Fuel Cell / Hybrid / Battery-driven

-„High efficiency motors“: Einsatz von PM- und Reluktanztechnologie für Standardantriebe

35

Fachgebiete und Institute - MEC

Das Vertiefungsstudium „Mechatronic Drives“ wird von den folgenden fünf Fachgebieten/

Instituten getragen:

Prof. Dr.-Ing.

Eckhard

Kirchner

Fachbereich 18

Prof. Dr.-Ing. Andreas Binder

Prof. Dr.-Ing. Peter F. Pelz

Prof. Dr.-Ing. Stephan

Rinderknecht

Institut für

Fluidsystem-technik

(FST)

Institut für

Mechatronische Systeme im

Maschinenbau (IMS)

Fachgebiet Leistungs-

elektronik und Antriebs-regelung

(LEA)


Energie-wandlung

(EW)

Fachgebiet

Produktent-wicklung und Maschinen-elemente

(PMD)

Prof. Dr.-Ing. Gerd

Griepentrog

Fachbereich 16

36

Studienplan der Vertiefung MEC (PO2014)

Master MEC - Vertiefung Mechatronic Drives


Grundlagen (mind. 31 CP; max. 34 CP) ∑ 34 CP

Wahlfächer der Vertiefung Mechatronic Drives ∑ 44 CP


Abschlussarbeit ∑ 30 CP

Mikrotechnische Systeme (genau ein Modul) ∑ 5 CP


Mikrosystemtechnik 4 CP 2+1 WS EMK

Elektromechanische Systeme I 5 CP 3+2 WS EMK

Dynamische Systeme (genau ein Modul) ∑ 6 CP

Systemdynamik und Regelungstechnik II 4 CP 2+1 WS RMR

Höhere Maschinendynamik 6 CP 3+2+2 WS AD

Weitere Grundlagen ∑ 23 CP

Angewandte Produktentwicklung 4 CP 2+2 SS PMD

Echtzeitanwendungen und Kommunikation mit Microcontrollern

und programmierbaren Logikbausteine 4 CP 1+2 WS LEA+RS

Systemdynamik und Regelungstechnik II 7 CP 3+2 SS RMR

Digitale Regelungssysteme I 4 CP 2+1 SS RTM

Modellbildung und Simulation 4 CP 2+1 SS RTM

Wahlbereich MB und ETiT (je min. 6 CP; max. 4 Module) ∑ 21 CP

Siehe http://www.mechatronik.tu-

darmstadt.de/media/studienbereich_mechatronik_1/master_mec/vertiefungen_1/Modell-

Studien-_und_Pruefungsplan_MSc_MEC_Mechatronic_Drives_2014.pdf für die vielfältige

Auswahl der Vertiefungsfächer

ADP, Seminare, Praktika und InfINat ∑ 23 CP

ADP und Seminare (min. 12 CP; max. 16 CP; aus zwei verschiedenen Fach-

bereichen muss genau ein ADP oder Seminar gewählt werden.)

Praktika (max. 1 Modul)

Informatik, Ingenieur- und Naturwissenschaften

(min. 6 CP; max. 14 CP; max. 4 Module)

Alle Module der FB 1, 2, 3, 15 sowie des Sprachenzentrums und bestimmte Module anderer FBs

http://www.mechatronik.tu-darmstadt.de/media/studienbereich_mechatronik_1/master_mec/vertiefungen_1/Modell-Studien-_und_Pruefungsplan_MSc_MEC_Mechatronic_Drives_2014.pdf



37

Modellpläne für die Vertiefung Mechatronic Drives

Wahlfächer für Schwerpunkt „Geregelte Elektroantriebe“ ∑ 44 CP

Wahlfächer für Schwerpunkt „Mechatronische Antriebe im PKW“ ∑ 44 CP

Wahlfächer für Schwerpunkt „Strömungsmaschinen und Leistungselektronik“ ∑ 44 CP



Control of Drives 5 CP 2+2 SS SRT

Motor Development for Electrical Drive Systems 4 CP 2+1 SS EW

Grundlagen der Schienenfahrzeuge 3 CP 2 SS EW

Maschinenakustik – Grundlagen I 6 CP 3 WS SAM

ADP, Seminare und Praktika ∑ 16 CP

Produktentwicklung und Maschinenelemente 6 CP 6 WS/SS PMD

Energiewandler und Antriebstechnik 6 CP 6 WS/SS EW

Antriebstechnisches Praktikum 4 CP 3 WS/SS SRT/EW

Informatik, Ingenieur- und Naturwissenschaften ∑ 10 CP

Technische Fluidsysteme 4 CP 2 WS FST

Mechatronik und Assistenzsysteme im Auto 6 CP 3 SS FZD



Energy Converters - CAD and System Dynamics 7 CP 3+2 WS EW

Mikroaktoren und Kleinantriebe 4 CP 2+1 WS EMK

Mechatronik und Assistenzsysteme im Auto 6 CP 3 SS FZD


Mechatronische Systeme im Maschinenbau 4 CP 4 WS/SS IMS

Praxisorientierte Projektierung elektrischer A. 5 CP 2 WS/SS EW

Praktikum Elektromechanische Systeme 4 CP 3 SS EMK


Motor Development for Electrical Drive Systems 4 CP 2+1 SS EW

Systemzuverlässigkeit im Maschinenbau 4 CP 2 SS SAM

Grundlagen der Adaptronik 4 CP 2 WS SAM



Control of Drives 5 CP 2+2 SS SRT

Advanced Power Electronics 5 CP 2+2 WS SRT

Aktuatorik in der Prozessautomatisierung 4 CP 2 SS FST

Fluidenergiemaschinen 4 CP 2 SS FST


Fluidsystemtechnik 4 CP 4 WS/SS FST

Leistungselektronischer Systeme 8 CP 6 WS/SS SRT

Tutorium Pneumatik 4 CP 4 WS/SS FST


Großgeneratoren und Hochleistungsantriebe 4 CP 2+1 WS EW

Maschinenakustik – Anwendungen I 6 CP 3 SS SAM

Kontakt

Gebäude S3|10 314

Landgraf-Georg-Straße 4

64283 Darmstadt

Telefon: +49 6151 16 -24181 Website: www.ew.tu-darmstadt.de

______________________________________________________________

Gebäude S3|21 208

Fraunhoferstraße 4

64283 Darmstadt

Telefon: +49 6151 16-20585 Website: www.lea.tu-darmstadt.de

______________________________________________________________

Gebäude S3|10 221

Landgraf-Georg-Straße 4

64283 Darmstadt

Telefon: +49 6151 16 -24663 Website: www.e5.tu-darmstadt.de

______________________________________________________________

Gebäude S3|21 408

Fraunhoferstraße 4

64283 Darmstadt

Telefon: +49 6151 16 -20432 Website: www.hst.tu-darmstadt.de

______________________________________________________________

Gebäude S3|10 307

Landgraf-Georg-Str. 4

64283 Darmstadt

Telefon: +49 6151 16 -21710 Website: www.eins.tu-darmstadt.de

Vertiefung Elektrische Energietechnik / Mechatronic Drives Stand: 22. Oktober 2018

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Elektrische Energietechnik - etit.tu-darmstadt.de · Motor Development for Electrical Drive Systems Umrichtergespeiste Antriebe Permanentmagnet-Synchronmaschinen Reluktanzmaschinen