Prof. Dr.-Ing. F.W. Fuchs Lehrstuhl für Leistungselektronik und Elektrische Antriebe Christian-Albrechts-Universität zu Kiel Kaiserstraße 2 24143 Kiel

Prof. Dr.-Ing. F.W. Fuchs

Lehrstuhl für Leistungselektronik und Elektrische AntriebeChristian-Albrechts-Universität zu KielKaiserstraße 224143 Kiel

Lehrstuhl für Leistungselektronik und Elektrische Antriebe und der Arbeitsgebiete

- Vorstellung für Studierende -

Lehrstuhl für Leistungselektronik und Elektrische Antriebe Vorstellung LEA| Folie Nr. 2 | 08.12.2009

Lehrstuhlvorstellung

- Lehrstuhl und Forschung

- Fachpraktikum

- Wahlvorlesungen

- Bachelor- und Projektarbeit

- Masterstudienrichtungen

Übersicht


Leistungselektronik und Elektrische Antriebe

Interdisziplinäre Natur

Leistungshalbleiter

Treiberschaltungen für Leistungshalbleiter

Leistungselektronische Schaltungen

Elektrische Antriebe, Maschinen

Regelungstechnik

Mikroprozessortechnik, FPGA etc.


• Regelungsverfahren bei Antrieben und Stromrichtern

• Neuartige Stromrichter und Leistungshalbleiter (SiC-Leistungshalbleiter, Solar-, automotive Stromrichter)

• Leistungselektronik-Generatorsysteme in Windenergieanlagen und Netzanbindung

• Fehlerfrüherkennung und Fehlertoleranz bei elektrischen Antrieben

Forschungsgebiete, mit vielen Industriekooperationen

Vorstellung des Lehrstuhls


Labor für Leistungselektronik und Elektrische Antriebe



Einige ArbeitsergebnisseRegelung - Simulation

Figure 18: Measurement result: Motor and load speeds of the PI-controlled drive system with backlash

Figure 19: Measurement result: Motor and load speeds of the PI-state-space-controlled drive system with backlash

0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.80.8

1

1.2

Voltage (swell 30%)

U in

[p

.u.]

U

WT

Ug

0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8

-2

-1

0

1WT power

P,Q

in [

p.u

.]

P

Q

Figure 7: Simulation results of line voltage (upper) and power (lower) at the wind turbine for mitigation of a 30 % symmetrical

voltage swell with Dynamic Voltage Restorer (UWT voltage wind turbine, Uq voltage grid)


• Wiss. Mitarbeiter: 10-14 (meistens über Drittmittel)

• Stud. Hilfskräfte: 7-12

• Stud. Abschlussarbeiten: 5-15 pro Jahr

• Veröffentlichungen 2004-08: 54

• Mitglied Cewind e.G. Kompetenzzentrum Windenergie CEwind e.G.• Mitglied KLSH Kompetenzzentrum Leistungselektronik SH

Status und Ergebnisse 2009



Was wir den Studierenden bieten

Angewandte Lehre: Fachpraktika

Praktikum Leistungselektronik

Viel mit Stromrichtern …

… etwas elektrische Antriebe …

… bis zum Mikroprozessor und zur Simulation


Fachpraktikum Leistungselektronik

Meßgeräte und Meßverfahren der Leistungselektronik

Bauelemente der Leistungselektronik

Gleichstromsteller

Schaltnetzteile

Pulswechselrichter

Pulswechselrichter und Asynchronmaschine

Netzgeführte Stromrichter

Mikroprozessorsteuerungen in der Leistungselektronik

Simulation und Modellbildung in der Leistungselektronik


Fachpraktikum Leistungselektronik und Regelungstechnik

Messgeräte und Messverfahren der Leistungselektronik

Gleichstromsteller

Pulswechselrichter

Simulation und Modellbildung in der Leistungselektronik

Mikroprozessoren in der Leistungselektronik

Mathematische und experimentelle Modellierung

Simulation und Zustandsgrößenschätzung (Beobachterentwurf)

Reglersynthese (Einstellregeln, Wurzelortskurve)

Temperaturregelstrecke

Programmierung von Industrierobotern

Versuche je zur Hälfte aus beiden Gebieten


Wahlvorlesungen

Im Sommersemester 2010

- Elektrische Umformung regenerativer Energie (Konv. Energie, Wasser-, Sonnen-, Windenergie, Biomasse, Transport und Speicherung)

- Leistungselektronik –Vertiefung (Stromrichterschaltungen, Entwicklung, Auslegung)

- Mikroprozessortechnik für Echtzeitanwendungen + Leistungshalbleiteranwendung

Jeweils V2Ü1


Was wir den Studierenden bieten

Projekt-, Bachelor- und Masterarbeiten: Ob in Wind-, Solar-, Antriebs-, Regelungs-, Energietechnik, Leistungselektronik.

Untersuchung moderner Antriebslösungen und

Regelung von komplexen Systemen

Aufbau oder Untersuchung leistungselektronischer

Schaltungen

Simulationen von Leistungselektronik und Antrieben mit neuester Software

Oft interdisziplinär

Viel Anwendungen in regenerativer Energie

Großer Anteil Simulation


• Auswahl von Baugruppen für einen zu entwickelnden Umrichter (Einzel- oder Gruppenarbeit)

• Vergleich unterschiedlicher Maximum Power Point Tracking Verfahren für Solarwechselrichter (Einzelarbeit)

• Aufbau und Inbetriebnahme eines Solarwechselrichters mit MPP (Gruppenarbeit)

• Literaturrecherche zum Trend europäischer Netzanschlußregeln für Windenergieanlagen (Einzel- oder Gruppenarbeit)

• Untersuchung, Inbetriebnahme und Optimierung eines drehzahlvariablen Antriebs für die Nachbildung von Windlastprofilen (Gruppenarb.)

• Auslegung eines PI-Drehzahlreglers für ein schwingungsfähiges Antriebssystem nach verschiedenen Methoden (Einzelarbeit)

• Literaturrecherche Defekte in Umrichtern (Einzel- oder Gruppenarbeit)

Themen für eine Projekt- bzw. Bachelor-Arbeit

Mögliche Projektarbeitsthemen (eine Auswahl)


• Laboruntersuchungen zum Verhalten von Windenergieanlagen mit Asynchronmaschine bei Netzfehlern

• Vergleich von Regelungsmethoden mehrphasiger Gleichstromwandler für Automotive-Anwendungen

• Aufbau und Inbetriebnahme eines Vollumrichtersystems mit zusätzlicher Leistungsregelung für Windenergieanwendungen im Labormaßstab

• Feldorientierte Regelung eines permanenterregten Synchrongeneratorsystems für Windenergieanwendungen

• Optimierung von Drehzahlmessungen von elektrischen Antrieben mit Inkrementalgeber

• Auswahl, Implementierung und Untersuchung eines Fehlerdiagnoseverfahrens für Leistungshalbleiter in Umrichtern

Mögliche Themen für eine Projekt- bzw. Bachelor-Arbeit

Mögliche Bachelorarbeitsthemen (eine Auswahl)


Ablauf einer Bachelor- oder Masterarbeit am Lehrstuhl

Bachelorarbeit

Dauer: 3 Monate

• Fachvortrag am Ende der Arbeit

Masterarbeit

Dauer: 6 Monate

•3 Fachvorträge alle 2 Monate

Lehrstuhl für Leistungselektronik:

•theoretische als auch praktische oder kombinierte Themen sind möglich

•Student sucht sich selbst mit Professor und Mitarbeitern ein Thema aus

•vorrangig Arbeit am Lehrstuhl im Studentenarbeitsraum oder im Labor

•Betreuung durch Professor und einen Mitarbeiter


Masterstudium geplant

- Mechatronik

- Leistungselektronik

- Moderne Regelungstechnik

- Anwendungen

Antriebs- und Regelungstechnik


Masterstudium geplant

- Windenergietechnik

- Solartechnik

- Leistungselektronik

- Moderne Regelungstechnik

Regenerative Energietechnik


• Interdisziplinäre industrielle Arbeitsgebiete, z.B.:– Stromrichter- und Antriebsindustrie

– Windenergieindustrie

– Solarindustrie

– Automobilindustrie (u.a. Hybridantriebe)

– Medizintechnik

– Erzeugung und Verteilung konventioneller/regenerativer Energie

– Elektroindustrie und Maschinenbau

Dabei besonders Entwicklung, Projektierung, techn. Vertrieb, Produktmanagement

… und nicht zu vergessen:– Hochschulkarriere – wissenschaftlicher Mitarbeiter

Wo findet man mit der Vertiefung Leistungselektronik und elektrische Antriebe einen Arbeitsplatz?


Was wir den Studenten bieten

Exkursionen: Industrie, Schleswig-Holstein, bundesweit, Ausland

Nordex, Rostock 2009

Danfoss Drives, Grasten, DK, 2009

Enercon, Aurich 2008


Aktivitäten am Lehrstuhl

Ein gutes Arbeitsklima und viele Lehrstuhlaktivitäten

Einige Impressionen

aus 2009

LEALEA

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