Alle Arbeiten können grundsätzlich  auch als Forschungsmaster durchgeführt werden.

Projektziel:

    Im Rahmen des Forschungsprojektes BlauPower soll ein hocheffizientes und kostengünstiges System für Kleinwasserkraftwerke entwickelt werden. Augenmerk des Forschungsprojektes sind Wasserkraftwerke im Leistungsbereich von bis zu 100 kW an Standorten mit nur geringem Gefälle. An solchen Wasserkraftwerken werden Wasserräder als Antrieb genutzt.

    Themabeschreibung:

    Für die Umsetzung des Forschungsvorhabens sollen Sie bei der Auslegung der TFM unterstützen und die Modelbildung der TFM in Matlab/Simulink übernehmen. Dieses Maschinenmodell verifizieren sie anhand von dreidimensionalen Feldberechnungen (3D-FEM) sowie an Messungen an einer Prototypenmaschine. Für den Betrieb der TFM an einem Kleinwasserkraftwerk entwerfen Sie die Regelung und implementieren diese an dem Demonstrationskraftwerk.

    Ihre Qualifikationen:
    • Selbstständiges und zielgerichtetes Arbeiten
    • Kenntnisse in der elektrischen Antriebstechnik sowie Regelungstechnik
    • Grundkenntnisse in der Mikrocontrollertechnik sowie in der Programmierung
    • Grundkenntnisse in Modellbildung mit Matlab/Simulink

    Ansprechpartner

    Lukas Rabenstein Lukas Rabenstein
    M.Sc.
    Projektziel:

      Im Rahmen des Forschungsprojektes BlauPower soll ein hocheffizientes und kostengünstiges System für Kleinwasserkraftwerke entwickelt werden. Augenmerk des Forschungsprojektes sind Wasserkraftwerke im Leistungsbereich von bis zu 100 kW an Standorten mit nur geringem Gefälle. An solchen Wasserkraftwerken werden Wasserräder als Antrieb genutzt.

      Themabeschreibung:

      Je nach Menge und Fließgeschwindigkeit des vor-handenen Wassers ergeben sich verschiedene Betriebspunkte, bei denen das Wasserrad am energieeffizientesten arbeitet. Weitere Gegeben-heiten wie z.B. die Fallhöhe des Wassers oder Art und Aufbau des Wasserrades haben ebenfalls Einfluss auf das Betriebsverhalten des Kraftwerks.

      Für den energieeffizientesten Betrieb ist somit eine ganzheitliche Betrachtung des Systems nö-tig. Das Gesamtsystem soll im Rahmen dieser Abschlussarbeit in einem Simulationsmodell abgebildet werden.

      Die Projektarbeit beinhaltet:
      • Einarbeitung in das Themengebiet „Kleinwasserkraftwerke“
      • Erfassen der physikalischen Gegebenheiten im Betrieb von Wasserrädern
      • Untersuchung eines Wasserrades mit numerischer Strömungsmechanik (CFD)
      • Umsetzen der Erkenntnisse in ein Simulationsmodell mit Matlab/Simulink
      Ihre Qualifikationen:
      • Eigenständiges und zielgerichtetes Arbeiten
      • Grundkenntnisse in der Strömungsmechanik
      • Erfahrung mit CFD-Software
      • Grundkenntnisse in Modellbildung mit Matlab/Simulink

                Ansprechpartner

                Lukas Rabenstein Lukas Rabenstein
                M.Sc.
                Projektziel:

                  Im Rahmen des Forschungsprojektes BlauPower soll ein hocheffizientes und kostengünstiges System für Kleinwasserkraftwerke entwickelt werden. Stand der Technik wird eine Asynchronmaschine (ASM) als Generator eingesetzt, die über ein Getriebe vom Wasserrad angetrieben wird und direkt ins Netz einspeist. Aufgrund dieses Aufbaues muss die Drehzahl am Wasserrad immer konstant sein. Dies führt zu Teilweise schlechten Betriebspunkten des Wasserrades.

                  Themabeschreibung:

                  Um das Wasserrad effizienter zu betreiben soll ein drehzahlvariables System eingesetzt werden. Somit muss ein Frequenzumrichter zwischen Generator und Netz eingesetzt werden. Da zusätzlich auf ein Getriebe verzichtet werden soll wird als Generator eine Transversalflussmaschine (TFM), die bei kleinen Drehzahlen und großen Drehmomenten vergleichsweise effizient ist, eingesetzt.

                  Die Netzeinspeisung sowie die Verwendung einer TFM stellen spezielle Anforderungen an den verwendeten Frequenzumrichter.

                  Für diesen Anwendungszweck soll im Rahmen einer Abschlussarbeit ein Frequenzumrichter aus-gelegt, aufgebaut und in Betrieb genommen werden.

                  Die Projektarbeit beinhaltet:
                  • Einarbeitung in den Stand der Technik im Bereich Antriebstechnik und Frequenz-umrichtersysteme
                  • Auslegen der elektrischen Komponenten
                  • Entwickeln des Kühlkonzeptes für den Leistungsteil
                  • Aufbau des Frequenzumrichters
                  • Einarbeitung in das institutseigene Softwareframework
                  • Inbetriebnahme des Frequenzumrichters
                  • Einbindung des Frequenzumrichters in das bestehende Prüfstandsystem
                  Ihre Qualifikationen:
                  • Eigenständiges und zielgerichtetes Arbeiten
                  • Grundkenntnisse von Schaltungstechnik, Leistungselektronik
                  • Grundkenntnisse in der Programmierung (C, Matlab/Simulink)
                  • Elektrotechnische Ausbildung ist wünschenswert

                            Ansprechpartner

                            Lukas Rabenstein Lukas Rabenstein
                            M.Sc.
                            Projektziel:

                              Die Einsatzmöglichkeiten von 3D-Druckern im Be-reich der Entwicklung von elektrischen Maschinen soll im Rahmen einer Projektarbeit untersucht werden.

                              Themabeschreibung:

                              Durch den Einsatz von ferromagnetischen Fila-ment ist es möglich, Teile von elektrischen Ma-schinen mittels 3D-Druch herzustellen.

                              Mit dieser Fertigungsmethode ist es möglich kostengünstige Prototypen anzufertigen um beispielsweise innovative Maschinenkonzepte zu untersuchen.

                              Ihre Aufgabe wird es sein, solche Prototypen her-zustellen und dabei die Grenzen des ferromagnetischen 3D-Drucks zu ermitteln.

                              Die Projektarbeit beinhaltet:
                              • Bestimmen der Eigenschaften von ferro-magnetischen Filament
                              • Konstruktion
                              • Aufbau von 3D gedruckten Prototypen
                              • Inbetriebnahme der Prototypen
                              Ihre Qualifikationen:
                              • Eigenständiges und zielgerichtetes Ar-beiten
                              • CAD Kenntnisse
                              • Kenntnisse in der elektrischen Antriebstechnik

                                        Ansprechpartner

                                        Lukas Rabenstein Lukas Rabenstein
                                        M.Sc.
                                        Themengebiet:

                                        Bachelor/Masterarbeit (BA/MA) – Elektrische Antriebstechnik

                                        Thema:

                                        Konzeptentwurf eines Fluggeräts

                                        Stichworte:
                                        • Innovative Idee
                                        • Systementwurf
                                        • Simulation
                                        Kurzbeschreibung:

                                        Elektrische Antriebe werden zunehmend auch für Anwendungen des elektrischen Fliegens eingesetzt. Sei es für die Lageerkundung bei Rettungseinsätzen, Lastentransport von Gütern in Bergregionen oder künftig für den individuellen und kommerziellen Transport von Personen. Die Anforderungen an Leistungsvermögen und Ausfallsicherheit bei autonomen/teilautonomen Fluggeräten sind hoch, insbesondere beim Transport von Personen. In einer ersten Konzeptstudie soll ein Entwurf für eine fliegendes Ein-Personen Rettungsgerät entstehen, der neben Entwurfsrechnungen auch in Simulation untersucht werden soll.

                                        Ansprechpartner

                                        Name Kontakt
                                        Michael Hoerner Michael Hoerner
                                        M.Sc.
                                        Themengebiet:

                                        Bachelor/Masterarbeit (BA/MA) – Elektrische Antriebstechnik

                                        Thema:

                                        Modellbasierte Prädiktive Regelung (MPC)

                                        Stichworte:
                                        • Modellbasierte Prädiktive Regelung (MPC)
                                        • Regelung von Antrieben
                                        • Mehrphasenmaschine
                                        Kurzbeschreibung:

                                        Im Rahmen des Forschungsprojektes EnCN2 soll die modellbasierte prädiktive Regelung (MPC) auf Mehrphasenmaschinen angewandt werden. Mehrphasige elektrische Antriebssysteme erhalten zunehmend Aufmerksamkeit im Bereich anwendungsnaher Forschung aufgrund der erhöhten Ausfallsicherheit und Drehmomentdichte. Die modellprädiktive Regelung bietet hierbei die ideale Grundlage für die Ansteuerung und Optimierung der komplexen und nichtlinearen Regelstrecke. Mit Hilfe der Simulationsumgebung MATLAB/Simulink soll hierbei die Modellbildung und Evaluierung der Regelung durchgeführt werden, welche als Grundlage für eine experimentelle Evaluierung dient.

                                        Ansprechpartner

                                        Name Kontakt
                                        Sebastian Wendel Sebastian Wendel
                                        M.Sc.
                                        Kurzbeschreibung:

                                        Die Lebensqualität in Städten kann durch Elektromobilität wesentlich verbessert werden. E-Bikes sind dabei das ideal Verkehrsmittel für Kürz und Mittelstrecken. Sie sorgen für weniger lärm und Feinstaub. Dabei soll der Spaß Faktor aber nicht zu kurz kommen.

                                        In diesem Kontext soll die Elektronik für ein allradgetriebenes Fat E bike mit einer elektronischeren Fahrradkette entwickelt werden. Anhand eines Prototypen Fahrrades soll die Praxistauglichkeit nachgewiesen werden

                                        Ansprechpartner

                                        Frau Heba Rajabie
                                        Human Resources - 0911-99335- 210
                                        Neuwieder Str. 3-7
                                        90411 Nürnberg

                                        Themengebiet:

                                        Bachelor/Masterarbeit (BA/MA) – Elektrische Antriebstechnik

                                        Thema:

                                        Modellbasierte Prädiktive Regelung (MPC)

                                        Stichworte:
                                        • Modellbasierte Prädiktive Regelung (MPC)
                                        • Regelung von Antrieben
                                        • Feldschwächbereich
                                        Kurzbeschreibung:

                                        Im Rahmen des Forschungsprojektes EnCN2 soll die modellbasierte prädiktive Regelung (MPC) in Bezug auf die vorteilhafte Ansteuerung von elektrischen Antriebssystemen untersucht werden.
                                        Die modellprädiktive Regelung erhält zunehmend Aufmerksamkeit im Bereich anwendungsnaher Forschung aufgrund der flexiblen Anwendung sowie der vorrauschauenden Optimierung der Stellgrößenwahl. MPC bietet prinzipbedingt die ideale Grundlage für die Ansteuerung und Optimierung von komplexen und nichtlinearen Regelstrecken. Mit Hilfe der Simulationsumgebung MATLAB/Simulink soll hierbei die Modellbildung und Evaluierung der Regelung erfolgen, sowie als Grundlage für eine experimentelle Evaluierung dienen. Die genannte Abschlussarbeit soll in enger Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Bernhard Wagner, aus dem Bereich Regelungstechnik, erfolgen.

                                        Ansprechpartner

                                        Name Kontakt
                                        Sebastian Wendel Sebastian Wendel
                                        M.Sc.

                                         

                                        Themengebiet:

                                        Masterarbeit (elektrische Antriebstechnik)

                                         

                                        Thema:

                                        Automatisierte Berechnung von Kaskadenmaschinen (MA)

                                         

                                        Stichworte:
                                        • Kaskadenmaschine
                                        • Analytische und numerische (FEM) Berechnung elektrischer Maschinen
                                        • Automatisierte Generierung von FE-Modellen
                                        • Magnetkreisrechnung (mehrfrequent)
                                        Aufgaben:
                                        • Einarbeitung der vorhandenen analytischen Berechnungsgänge in das allgemeine Berechnungsprogramm des Instituts ELSYS
                                        • Automatisierte Generierung von FE-Modellen mit ANSYS Maxwell aus dem Berechnungsprogramm
                                        • Erweiterung der analytischen Berechnung um semi-analytische Magnetkreisrechnungen zur Berücksichtigung von Sättigungseffekten
                                        • Verifikation der Magnetkreisrechnungen über die FE-Modelle sowie (optional) Messungen an einer vorhandenen Prototypmaschine
                                        • Automatisierte Berechnung von Kaskaden-maschinen unterschiedlicher Baugrößen und Polpaarzahlen
                                        • Gegenüberstellung der Berechnungsverfahren
                                        Kurzbeschreibung:

                                        Mit über 8.600 Mitarbeitern ist AVL das weltweit größte unabhängige Unternehmen für die Entwicklung von Antriebssystemen (Verbrennungsmotoren, Hybrid Systeme, elektrische Antriebe) sowie Simulation und Prüftechnik für PKW, LKW und Schiffsmotoren

                                        Themengebiet:

                                        Bachelor/Masterarbeit (BA/MA) – Leistungselektronik

                                        Thema:

                                        Kompakter DC-DC Wandler kleinerer Leistungsklasse (<100 W)

                                        Stichworte:
                                        • Leistungselektronik
                                        • Schaltungsentwurf
                                        • Leiterplattendesign
                                        • DC-DC Wandler
                                        Kurzbeschreibung:

                                        Die rauen Anforderungen in Bahnanwendungen stellen große Herausforderungen in der Netzteilentwicklung dar. Das Forschungsvorhaben zielt darauf ab, mit mathematisch/modellbasierten Ansätzen die Entwicklung zu stützen sowie mit geeigneten Regelungsstrategien einen stabilen Betrieb zu ermöglichen. Abbildung 1 zeigt einige dieser Anforderungen, wobei ein großer Eingangsspannungsbereich, Unterbrechungen der Eingangsspannung bis zu 30 ms bei gleichbleibender Funktion sowie diverse Schutzmaßnahmen als Eingangsgröße dominieren. Der Wunsch nach einem möglichst hohen Wirkungsgrad geht einher mit der Steigerung der Integrationsdichte. Hierzu werden im Rahmen des Projektes planare Transformatoren als galvanische Trennung betrachtet.

                                        Ansprechpartner

                                        Michael Gerstner Michael Gerstner
                                        Themengebiet:

                                        Bachelor/Masterarbeit (BA/MA) – Elektrische Antriebstechnik

                                        Thema:

                                        Modellbasierte Motorregelung mit Single-Shunt Strom-Messung

                                        Stichworte:
                                        • Motorregelung
                                        • Schaltungsentwurf
                                        • Modellbildung und Algorithmenentwurf in MATLAB/Simulunk
                                        • Experimentelle Verifikation
                                        Kurzbeschreibung:

                                        Im Bereich der Motorregelung spielt der wirtschaftliche Druck, hochperformante Systeme zu immer günstigeren Preisen anbieten zu können, schon immer eine große Rolle. Daher wird häufig versucht, Funktionalität von Hardware-Bausteinen in Software zu verlagern. In dieser Arbeit sollen Ansätze untersucht werden, um einen dreiphasigen Motor mit einem einzigen Stromsensor statt den üblichen zwei oder drei Sensoren zu betreiben und zu regeln („Single-Shunt Strommessung).

                                        Ansprechpartner

                                        Themengebiet:

                                        Forschungsmaster im Rahmen eines Forschungsvorhabens - Elektrische Antriebstechnik

                                        Thema:

                                        Bestimmung der Zusatzverluste durch Umrichterspeisung bei Synchronmaschinen

                                        Stichworte:
                                        • Berechnung elektrischer Maschinen
                                        • FEM Berechnung
                                        • Elektrische Antriebstechnik

                                        Das übergeordnete Ziel des Forschungsvorhabens in Kooperation mit der SIEMENS AG ist die Entwicklung eines Berechnungsmodells zur Bestimmung der Verluste bedingt durch die von einem Umrichter eingespeisten Spannungsoberschwingungen in permanenterregten Synchronmaschinen (PMSM) und Synchron-Reluktanz Maschinen (RSM).

                                        Aufgaben:
                                        • Recherche und methodische Bewertung neuer Berechnungsansätze mit Hilfe von MATLAB
                                        • FEM-Modellerstellung zur Untersuchung von physikalischen Wirkmechanismen entkoppelt von sekundären Störgrößen
                                        • Messtechnische Verifikation an berreitgestellten Maschinenmustern am institutseigenen 400 kW-Prüfstand
                                        • Praktische Verifikation der Funktionalität
                                        • Dokumentation

                                        Betreuer

                                        Andreas Kremser Andreas Kremser
                                        Prof. Dr.

                                        Ansprechpartner

                                        Richard Steckel Richard Steckel
                                        M.Sc.
                                        Themengebiet:

                                        Forschungsmaster im Rahmen eines Forschungsvorhabens - Elektrische Antriebstechnik

                                        Thema:

                                        Innovative energieeffiziente Antriebe mit Mehrphasenmaschinen

                                        Stichworte:
                                        • Berechnung elektrischer Maschinen
                                        • FEM Berechnung
                                        • Elektrische Antriebstechnik

                                        Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Beschreibung allgemeingültiger Berechnungsansätze für mehrsträngige Induktionsmaschinen sowie geeignete Ansteuerkonzepte und -verfahren von Standardindustrieumrichtern, mit denen mehrphasige Induktionsantriebe methodisch ausgelegt und optimiert werden können um somit die hohen Anforderungen für den Einsatz der Antriebe in industrieller Umgebung erfüllen zu können.

                                        Aufgaben:
                                        • Erstellung eines allgemeingültigen Berechnungsmodells für mehrsträngige Induktionsmaschinen mittels MATLAB
                                        • FEM-Modellerstellung zur Verifikation des Berechnungsmodells
                                        • Ansteuerung der mehrsträngigen Induktionsmaschine mit baugleichen Standardumrichtern

                                        Ansprechpartner

                                        Richard Steckel Richard Steckel
                                        M.Sc.

                                        Betreuer

                                        Andreas Kremser Andreas Kremser
                                        Prof. Dr.
                                        Themengebiet:

                                        Forschungsmaster - Elektrische Antriebstechnik

                                        Thema:

                                        Einfluss der Fertigung auf das Betriebsverhalten von rotierenden elektrischen Maschinen

                                        Stichworte:
                                        • Energietechnik
                                        • Antriebstechnik
                                        • Matlab
                                        • Ansys Maxwell

                                        Die Eisenverluste in rotierenden elektrischen Maschinen können bisher nur unzureichend genau bestimmt werden. Hauptgrund dafür liegt in dem Einfluss der Fertigung auf das Betriebsverhalten. Sowohl die Ummagnetisierungsverluste als auch das Magnetisierungsverhalten verschlechtern sich durch den Fertigungsprozess.

                                        Aufgabenfeld:
                                        • Durchführung von Messungen (Epsteinrahmen, Einzelblattester, Ringproben, Motorenprüfstände)
                                        • Numerische Feldberechnung von Elektromotoren (z.B. in Maxwell)
                                        • Analytische Berechnung von Elektromotoren (z.B. in Matlab) Standardumrichtern

                                        Ansprechpartner

                                        Michael Reinlein Michael Reinlein
                                        M.Eng.

                                        Betreuer

                                        Andreas Kremser Andreas Kremser
                                        Prof. Dr.
                                        Themengebiet:

                                        Forschungsmaster - Elektrische Antriebstechnik

                                        Thema:

                                        Intelligente Antriebstechnik für Industrie 4.0

                                        Stichworte:
                                        • Antriebstechnik
                                        • Matlab/Simulink
                                        • Mikrocontroller
                                        • Regelungstechnik
                                        • Modell Prädiktive Regelung (MPC)

                                        Neue Ansteuerkonzepte für Antriebe und leistungselektronische Systeme (z.B. Netzeinspeisung, Batteriesysteme, usw.) ermöglichen im Rahmen des Gedankens von Industrie 4.0 einen energieeffizienteren Betrieb sowie eine „online“ Diagnose. Diese Diagnose kann Aufschluss über den Zustand des Systems geben (Temperatur, Verschleiß, Lagerschaden, usw.).

                                        Eines der vielversprechendsten neuen Ansteuerkonzepte ist die Modell Prädiktive Regelung (MPC), welche ein reges Interesse aus dem industriellen Umfeld erfährt.

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