Institute of Energy Systems and Electrical Drives, Department of Electrical Drives and Machines
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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.

Weiterentwicklung eines PSM-Generators mit Ferritmagnete

  • Aufgabenstellung: Auf Basis eines bestehenden Ferritgenerators soll das Rotorkonzept weiter entwickelt und vergleichende Messungen durchgeführt werden. (Parametrisches Maschinenmodell, Numerische Simulation, Aufbau, Messungen)

  • Vorkenntnisse:  Interesse am Entwurf elektrischer Maschinen

  • 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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    Abgeschlossen - 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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