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
Lehrstuhl für Leistungselektronik und Elektrische Antriebe Vorstellung LEA| Folie Nr. 3 | 08.12.2009
Leistungselektronik und Elektrische Antriebe
Interdisziplinäre Natur
Leistungshalbleiter
Treiberschaltungen für Leistungshalbleiter
Leistungselektronische Schaltungen
Elektrische Antriebe, Maschinen
Regelungstechnik
Mikroprozessortechnik, FPGA etc.
Lehrstuhl für Leistungselektronik und Elektrische Antriebe Vorstellung LEA| Folie Nr. 4 | 08.12.2009
• 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
Lehrstuhl für Leistungselektronik und Elektrische Antriebe Vorstellung LEA| Folie Nr. 5 | 08.12.2009
Labor für Leistungselektronik und Elektrische Antriebe
Vorstellung des Lehrstuhls
Lehrstuhl für Leistungselektronik und Elektrische Antriebe Vorstellung LEA| Folie Nr. 6 | 08.12.2009
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)
Lehrstuhl für Leistungselektronik und Elektrische Antriebe Vorstellung LEA| Folie Nr. 7 | 08.12.2009
• 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
Vorstellung des Lehrstuhls
Lehrstuhl für Leistungselektronik und Elektrische Antriebe Vorstellung LEA| Folie Nr. 8 | 08.12.2009
Was wir den Studierenden bieten
Angewandte Lehre: Fachpraktika
Praktikum Leistungselektronik
Viel mit Stromrichtern …
… etwas elektrische Antriebe …
… bis zum Mikroprozessor und zur Simulation
Lehrstuhl für Leistungselektronik und Elektrische Antriebe Vorstellung LEA| Folie Nr. 9 | 08.12.2009
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
Lehrstuhl für Leistungselektronik und Elektrische Antriebe Vorstellung LEA| Folie Nr. 10 | 08.12.2009
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
Lehrstuhl für Leistungselektronik und Elektrische Antriebe Vorstellung LEA| Folie Nr. 11 | 08.12.2009
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
Lehrstuhl für Leistungselektronik und Elektrische Antriebe Vorstellung LEA| Folie Nr. 12 | 08.12.2009
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
Lehrstuhl für Leistungselektronik und Elektrische Antriebe Vorstellung LEA| Folie Nr. 13 | 08.12.2009
• 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)
Lehrstuhl für Leistungselektronik und Elektrische Antriebe Vorstellung LEA| Folie Nr. 14 | 08.12.2009
• 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)
Lehrstuhl für Leistungselektronik und Elektrische Antriebe Vorstellung LEA| Folie Nr. 15 | 08.12.2009
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
Lehrstuhl für Leistungselektronik und Elektrische Antriebe Vorstellung LEA| Folie Nr. 16 | 08.12.2009
Masterstudium geplant
- Mechatronik
- Leistungselektronik
- Moderne Regelungstechnik
- Anwendungen
Antriebs- und Regelungstechnik
Lehrstuhl für Leistungselektronik und Elektrische Antriebe Vorstellung LEA| Folie Nr. 17 | 08.12.2009
Masterstudium geplant
- Windenergietechnik
- Solartechnik
- Leistungselektronik
- Moderne Regelungstechnik
Regenerative Energietechnik
Lehrstuhl für Leistungselektronik und Elektrische Antriebe Vorstellung LEA| Folie Nr. 18 | 08.12.2009
• 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?
Lehrstuhl für Leistungselektronik und Elektrische Antriebe Vorstellung LEA| Folie Nr. 19 | 08.12.2009
Was wir den Studenten bieten
Exkursionen: Industrie, Schleswig-Holstein, bundesweit, Ausland
Nordex, Rostock 2009
Danfoss Drives, Grasten, DK, 2009
Enercon, Aurich 2008
Lehrstuhl für Leistungselektronik und Elektrische Antriebe Vorstellung LEA| Folie Nr. 20 | 08.12.2009
Aktivitäten am Lehrstuhl
Ein gutes Arbeitsklima und viele Lehrstuhlaktivitäten
Einige Impressionen
aus 2009
LEALEA