Institut für Energiesysteme und Elektrische Antriebe, Arbeitsgebiet Elektrische Antriebe und Maschinen
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Master- und Diplomarbeiten an unserem Institut

Sollten Sie Interesse haben eine Master- bzw. Diplomarbeit an unserem Institut durch zu führen, setzten Sie sich bitte mit dem Betreuer in Verbindung. Natürlich besteht auch die Möglichkeit ein individuelles Thema zu erarbeiten.

Diplomarbeiten Prof. Wolbank

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    • Ausgezeichnete Betreuung jederzeit durch unser kompetentes Team mit Rat und Tat
  • Unsere Arbeitsgebiete und Forschungsschwerpunkte umfassen:
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    • Hochdynamsiche Regelungen für Maschinen und Antriebe 
    • Simulation / Optimierung mit Matlab/LabView 
    • On-Line Monitoring (Fehlererkennung) 
    • Analyse von elektrischen Maschinen 
    • Sensorlose Regelungsverfahren 
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    Gern greifen wir Ihre Anregungen und eigenen Themenvorschläge auf
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  • Dauer: ca. 6 Monate

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Power management techniques for hybrid electric cars

  • Aufgabenstellung: In the hybrid electric cars the electric machine together with the combustion machine generates the power needed for driving. The main purpose of the electrical machine in parallel configuration is to keep the combustion machine working near its optimum efficiency. In a full electric car currently only the energy stored in the battery is available. In any configuration the goal is to use the energy available with the highest efficiency possible.
    The electric machine has a peak efficiency of more than 90% compared to more than 40% with modern combustion engines. However, these values may dramatically drop when operated only at partial load. In public discussion usually only the peak efficiency numbers are communicated leading sometimes to expectations that cannot be met in practical operation. 
    When driving at a speed of around 20km/h what corresponds to the average speed of inner city traffic, the necessary traction power is only a fraction of the installed power. As a result the efficiency of the drive train dramatically decreases and the power consumed by auxiliary systems of the vehicle like heating, air conditioning, power steering, audio, or lighting may even be higher than that consumed for actually driving.
    Depending on the driving cycle the optimum level of hybridisation as well as load sharing strategy and electrical energy storage management for highest overall efficiency may thus be completely different.
    The goal of the thesis is to develop an interactive animation that allows showing and comparing the influence of the installed power of the combustion machine and the electric machine as well as the electrical storage capacity on the overall performance (acceleration rate, top speed, fuel consumption, etc) of a hybrid car.
    The focus lies on the overall energy needed to drive a distance on specific standard driving cycles.
  • Vorkenntnisse: Interest in modern vehicle concepts like HEVs (Hybrid Electric Vehicle), knowledge in programming of interactive animations (Flash,...) advantageous, this thesis is very suitable for students of computer sciences as well, diese Master-/Diplomarbeit kann auch in deutsch bearbeitet werden
  • Dauer: ca. 6 Monate

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Sensorlose Regelung von elektrischen Maschinen

  • Aufgabenstellung: Die sensorlose Regelung elektrischer Maschinen ist ein aktives Forschungsgebiet. Besonders die Regelung einer Asynchronmaschine ohne Lagesensor bei Betrieb Nahe dem Fluss- bzw. mechanischem Stillstand ist eine Herausforderung, bringt aber viele Vorteile. Für low-cost-Anwendungen kann der Lagesensor und damit eine teure Komponente eingespart werden. Außerdem bringt jeder zusätzliche Sensor eine weitere Fehlerquelle mit sich. Besonders bei sicherheitskritischen Anwendungen, wie zum Beispiel x-by-wire-Anwendungen in Flugzeugen, in der Elektromobilität,… bzw. Anwendungen bei denen der Ausfall einer Komponente den Produktionsbetrieb stoppt und damit zu hohen Kosten führt (z.B. Papierindustrie, Stahlindustrie,…), muss ein fehlertoleranter Betrieb sichergestellt werden. Kommt es zu einem Ausfall des Lagesensors kann durch die Anwendung von Verfahren zur sensorlosen Regelung des Antriebs ein sicherer Betrieb gewährleistet werden. Diese Verfahren beruhen darauf, dass durch geeignete Modelle aus beispielsweise den Stromsignalen Informationen zur Regelung des Antriebs gewonnen werden können. Üblicherweise müssen dazu bestimmte Spannungspulsmuster durch den Umrichter an die Maschine angelegt werden. In einem neuen Verfahren ist es möglich, durch Überabtastung des Stromsignals und geeignete Signalverarbeitungsschritte die Fluss- bzw. Rotorlage direkt aus der Maschinenreaktion auf die PWM-Spannungspulse zu gewinnen.

    Mögliche Ziele der Diplomarbeit sind deshalb:

    • Evaluierung unterschiedlicher Signalverarbeitungsalgorithmen auf deren Eignung zur sensorlosen Regelung.
    • Sensorloser Betrieb einer elektrischen Maschine unter Anwendung neuer Verfahren.
  • Vorkenntnisse: Interesse an der Regelung elektrischer Maschine, Vorkenntnisse in der MATLAB/Simulink- und LabVIEW-Programmierung vorteilhaft jedoch nicht erforderlich
  • Dauer: ca. 6 Monate

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Modulare elektrische Antriebe für die dezentrale Pumpspeicherung

  • Aufgabenstellung: Der Ausbau erneuerbarer Energien und die verstärkte Nutzung der Elektromobilität erhöhen aufgrund der Schwankungen zwischen Angebot und Nachfrage den Bedarf an geeigneten Speichertechnologien. Da der Ausbau des Energieübertragungsnetzes in den kommenden Jahren an seine Grenzen stoßen wird, geht der Trend in Richtung dezentraler Pumpspeicheranlagen, die mit der bereits vorhandenen Infrastruktur betrieben werden können. Das Augenmerk liegt dabei auf kleinen kompakten Maschinen, die durch ihre Auslegung als drehzahlvariable Motorgeneratoren die Pumpturbine sowohl im Pump-, als auch im Turbinenbetrieb für unterschiedliche Stauhöhen mit optimalem Wirkungsgrad betreiben können. Ein wichtiges Kriterium stellt dabei die Flexibilität des entstehenden Antriebssystems (Umrichter + Maschine) dar, die eine kosteneffektive Anpassung an unterschiedliche Leistungen ermöglichen soll. Diese Forderung kann durch modularen Aufbau des Antriebs mit kostengünstigen Standardkomponenten erfüllt werden. Die Abbildung links zeigt zur Veranschaulichung ein mögliches modulares Konzept bestehend aus drei Umrichtern, die je ein separates Wicklungssystemen einer elektrischen Maschine anspeisen.

    Zielsetzungen:

    • Im Rahmen eines geförderten Projektes sollen unterschiedliche Konzepte zum modularen Aufbau eines drehzahlvariablen Antriebssystems für den Betrieb dezentraler Pumpturbinen analysiert werden.
    • Auswahl eines geeigneten Konzeptes und der passenden Komponenten.
    • Simulation von stationären und transienten Betriebszuständen des entstehenden Systems und Analyse der Antriebsregelung.
  • Dauer: ca. 6 Monate

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    Design elektrischer Maschinen

    • Aufgabenstellung: Ein Maschinendesign enthält folgende Arbeitsschritte, wobei für Ihre Arbeit eine Teilaufgabe auszusuchen ist:
      1. Analytische Auslegung/Berechnung
      2. Numerische Simulation (Maxwell/Flux2D/Ansys)
      3. Mechanischer Aufbau: Prüfstand/Prototypen
      4. Entwicklung/Bau der Leistungselektronik
      5. Software des Antriebes
      6. Sensorlose Vektorregelung
      7. Messung und Evaluation der Ergebnisse
      8. Redesign des Antriebes
      9. Realisierung von industriellen Applikationen
    • Vorkenntnisse: Interesse am Entwurf elektrischer Maschinen
    • Dauer: ca. 6 Monate

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    Vergeben - Softauge über Ethernet

    • Aufgabenstellung: Die Motorregelungen werden an unserem Institut mit einem DSP realisiert. Um die zeitlichen Vorgänge in Echtzeit untersuchen zu können wurde bisher immer mit einem DAC (für die analoge Ausgabe) und einem Oszilloskop (für die Visualisierung) gearbeitet. Im Zuge einer Modernisierung unserer Hardware-Plattform soll die Visualisierung direkt am PC erfolgen und die Datenübertragung über Ethernet erfolgen. Ziel dieser Diplomarbeit soll die Programmierung des Kommunikation-Mikrokontrollers sein,welcher sich zwischen DSP und der Ethernetschnittstelle befindet.
    • Vorkenntnisse: C- und Embedded-Kenntnisse von Vorteil, jedoch nicht zwingend notwendig
    • Dauer: ca. 6 Monate

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    Vergeben - Auswirkungen von Fehlern im Antriebssystem eines elektrischen Fahrzeugs auf die Fahrdynamik

    • Aufgabenstellung: Die bereits begonnene Umrüstung des Antriebsstrangs von Fahrzeugen auf teil- bzw. vollelektrischen Betrieb bringt viele Vorteile mit sich. Ein sichererer Betrieb des Fahrzeugs muss jedoch auch bei einem Fehler im Antriebssystem sichergestellt werden. Wird die Antriebsleistung von einem zentralen Antrieb aus auf die Räder übertragen sind die Auswirkungen von Fehlern auf die Fahrdynamik bereits hinreichend untersucht. Fahrzeugkonzepte die den Antrieb der einzelnen Räder durch jeweils einen Elektromotor vorsehen, bringen zusätzliche Freiheitsgrade mit sich. Ein Fehler in einer Antriebskomponente kann zu einem Ausfall eines einzelnen Antriebs und damit beispielsweis zu starken Bremsmomenten an einem der Räder führen. Auch wenn der Antrieb bei einem Fehler nicht komplett ausfällt, kann es zu Drehmomentpulsationen kommen, die nur auf eines der Räder wirken. Je nach Geschwindigkeit, Bodenbeschaffenheit oder Straßenverlauf ist eine Destabilisierung des Fahrzeuges möglich. Um geeignete Notfallstrategien entwickeln zu können, ist eine Analyse der Fahrdynamik bei unterschiedlichen Fehlerzuständen im Antriebssystem eines elektrischen Fahrzeugs mit Einzelradantrieb bei verschiedenen Betriebsbedingungen nötig.

      Mögliche Ziele der Diplomarbeit sind deshalb:

      • Untersuchung von Auswirkungen unterschiedlicher Fehlerzustände im Antriebssystem eines elektrischen Fahrzeugs mit Einzelradantrieb auf dessen Fahrdynamik (Realisierung in MATLAB oder ADAMS).
      • Beispielsweise plötzlich auftretendes Bremsmoment an einem kurveninneren Rad.

      Diese Untersuchungen liefern einen Beitrag zum TU-Projekt Energiesysteme 2030 (ENSYS2030; http://ensys2030.tuwien.ac.at).

    • Vorkenntnisse: Vorkenntnisse in der MATLAB-Programmierung vorteilhaft, jedoch nicht erforderlich
    • Dauer: ca. 6 Monate

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    Vergeben - Entwicklung eines PSM-Generators mit Ferritmagnete

    • Aufgabenstellung: Auf Basis eines bestehenden 30 kW PSM-Generators mit NdFeB-Magnete soll ein neuer Rotor mit Ferritmagnete entwickelt und vergleichende Messungen durchgeführt werden. (Analytische Berechnung, Numerische Simulation, Aufbau, Messungen)
    • Vorkenntnisse:  Interesse am Entwurf elektrischer Maschinen
    • Dauer: ca. 6 Monate

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    Vergeben - Tiefsetzsteller für universelle, variable Gleichstromversorgung - Eingangsteil

    • Aufgabenstellung: Für die Elektromobilität wird ein Prüfstand benötigt, welcher Leistungselektronik mit variabler Spannung versorgt. Im Zuge dieser Diplomarbeit soll der netzseitige Wechselrichter dimensioniert, aufgebaut und programmiert werden. Eine Simulation der Eingangsseite mit Matlab/Simulink soll ebenfalls durchgeführt werden.
    • Vorkenntnisse: Interesse in Leistungselektronik, sowie Programmierkenntnisse notwendig.
    • Ansprechpartner: Wolfgang Staffler, Martin IZAAK
    • Dauer: ca. 6 Monate

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    Vergeben - Tiefsetzsteller für universelle, variable Gleichstromversorgung

    • Aufgabenstellung: Für die Elektromobilität wird ein Prüfstand benötigt, welcher Leistungselektronik mit variabler Spannung versorgt. Im Zuge dieser Diplomarbeit soll der lastseitige Wechselrichter dimensioniert, aufgebaut und programmiert werden. Die Ausgangsspannung soll dabei mittels eines HMIs eingestellt werden können.
    • Vorkenntnisse: Interesse in Leistungselektronik, sowie Programmierkenntnisse notwendig.
    • Ansprechpartner: Wolfgang Staffler, Martin IZAAK
    • Dauer: ca. 6 Monate

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