Vorlesungen
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Berechnung von Netzen der elektrischen Energieversorgung

Die Vorlesung erläutert die Netzstrukturen und Spannungsebenen von Energieübertragungs- und -verteilungsnetzen. Die Spanne reicht vom europäischen Verbundnetz als großem Energieübertragungsnetz, bis hin zu kleinen Netzstrukturen in Stadtteilen oder größeren Industrieunternehmen. Anforderungen an die Versorgungsqualität in solchen Netzen werden vermittelt. Ausgehend von Netzen und Anforderungen an die Netze werden die Aufgaben und der Umfang von Netzberechnungen dargelegt, analoge und mathematische Netzmodelle präsentiert und die Eigenschaften von ein- und dreiphasiger Netznachbildung vorgestellt. Wichtige mathematische Hilfsmittel, vor allem die Transformation von Spannungen und Strömen in symmetrische Komponenten, werden - unterstützt von Anwendungsbeispielen - eingeführt. Die Vorlesung behandelt die Leistungs- und Frequenzregelung im Netz, und stellt das prinzipielle Regelverhalten von Primärregelung und Sekundärregelung vor. Die für die Netzberechnung notwendigen Kenngrößen von Mehrleitersystemen, vor allem Kapazitäts- und Induktivitätsbeläge von Hochspannungsleitungen, werden unter Berücksichtigung von Bündelleitern und Erdrückleitung ermittelt. Ersatzschaltungen für Transformatoren und Generatoren werden eingeführt und parametrisiert. Mit diesen Angaben ist eine Lastfluss- und Kurzschlussberechnung in einem Netz durchführbar, wie gegen Ende der Vorlesung verdeutlicht wird.



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Dynamische Vorgänge in elektrischen Verbundsystemen

Elektrische Verbundnetze stellen die größten von Menschen geschaffenen technischen Systeme dar. Ihre technischen Herausforderungen werden durch länderübergreifende physikalische Kopplungen geprägt. Darüber hinaus besteht die Besonderheit, dass elektrische Energie in nennenswertem Umfang nicht speicherbar ist, und daher im Gesamtsystem in jedem Augenblick genau die Menge elektrischer Energie erzeugt werden muss, die auch umgesetzt wird. Am Beispiel des europäischen Verbundsystems werden die physikalischen Wirkungen beschrieben, die zu dynamischen Ausgleichsvorgängen für Frequenz und Spannung an verschiedenen Punkten des Netzes führen. Die Vorlesung beschreibt Kraftwerke, Netz und Verbraucher als regelungstechnisches System und zeigt, wie diese dynamisch modelliert und simuliert werden können. Die für große plötzliche Erzeugungsausfälle erforderliche Sekunden- und Minutenreserve, der Blindleistungshaushalt, die statische Stabilität des Normalbetriebs und die bei Netzfehlern wichtige transiente Stabilität werden diskutiert. Die Vorlesung geht auf die Netzanforderungen an Erzeugungseinheiten, den so genannten "Transmission Code", ein und behandelt den Einfluss zunehmender regenerativer Erzeugung auf die künftigen Anforderungen an das Verbundsystem. Der Normalbetrieb sowie gefährdete und gestörte Betriebszustände werden beschrieben. Basierend auf diesen Analysen wird der Ursache und dem Ablauf von Blackouts, wie sie sich vor einigen Jahren in Italien und bereits häufiger in den USA ereignet haben, nachgegangen.



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Einführung in die Elektromobilität

Im Rah­men der Be­stre­bun­gen eine glo­ba­le Re­duk­ti­on des CO2-Aus­sto­ßes zu er­rei­chen, wird der Elek­tro­mo­bi­li­tät eine weit­tra­gen­de Rolle ein­ge­räumt. Aus­ge­hend von einer Über­sicht zur Tech­no­lo­gie und his­to­ri­schen Ent­wick­lung der Elek­tro­mo­bi­li­tät be­fasst sich die Vor­le­sung mit dem Funk­ti­ons­prin­zip und Be­triebs­ver­hal­ten von elek­trisch-me­cha­ni­schen An­triebs­sys­te­men, En­er­gie­spei­chern und La­de­ein­rich­tun­gen. Die Net­z­in­te­gra­ti­on der Elek­tro­mo­bi­li­tät und Ab­rech­nungs­mo­del­le bil­den als grund­le­gen­de Vor­aus­set­zun­gen für eine brei­te Nut­zung der Elek­tro­mo­bi­li­tät einen wei­te­ren Fokus der Vor­le­sung. Dar­über hin­aus wer­den die In­te­gra­ti­on der Teil­sys­te­me im Ge­samt­sys­tem eines Elek­tro­mo­bils und deren Wech­sel­wir­kun­gen un­ter­ein­an­der ab­schlie­ßend be­han­delt.



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Einführung in die Energiesystemtechnik

Die ef­fi­zi­en­te Nut­zung fos­si­ler, und der Aus­bau der Nut­zung re­ge­ne­ra­ti­ver En­er­gie­trä­ger ist eine der gro­ßen Her­aus­for­de­run­gen und gleich­zei­tig eine Schlüs­sel­tech­no­lo­gie un­se­rer Zeit. Aus­ge­hend von einer Über­sicht der ver­füg­ba­ren En­er­gie­trä­ger be­schäf­tigt sich die Vor­le­sung 'Ein­füh­rung in die En­er­gie­sys­tem­tech­nik' mit ihrem Ein­satz in ther­mi­schen, che­mi­schen, me­cha­ni­schen, so­la­ren und elek­tri­schen En­er­gie­sys­te­men, wobei de­tail­liert auf Auf­bau und Funk­ti­on der En­er­gie­sys­te­me ein­ge­gan­gen wird. Die hoch­kom­ple­xen Ge­samt­sys­te­me, wer­den durch sinn­voll de­fi­nier­te Sys­tem­gren­zen in über­schau­ba­re Ein­hei­ten (Teil­sys­te­me) zer­legt. Dar­auf auf­bau­end wird das Be­triebs­ver­hal­ten der Teil­sys­te­me und deren Wech­sel­wir­kun­gen un­ter­ein­an­der ana­ly­siert und ma­the­ma­tisch be­schrie­ben.



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Elektrische Antriebe

Die Vorlesung behandelt die für die Projektierung eines elektrischen Antriebs wesentlichen Aspekte. Dies beginnt bei der Energieversorgung, führt über leistungselektronische Stellglieder zur Antriebsmaschine und deren Betriebs- und Schutzarten. Es folgt eine Beschreibung der mechanischen Eigenschaften des Antriebs, z.B. des Getriebes und des Verhaltens der Last. Der Bogen der Vorlesung schließt sich bei der Überwachung und den Regelungskonzepten für verschiedene Antriebssysteme. Die Regelung der Antriebsmaschinen wird an zwei sehr unterschiedlichen Beispielen erläutert. Zuerst werden Gleichstrommaschinen behandelt. Eine detaillierte Modellierung der Gleichstrommaschine unter Anwendung klar begründeter Näherungen ermöglicht eine einfache, sichere und schnelle Regelung. Danach wird das Betriebsverhalten der Induktionsmaschine detailliert diskutiert. Verschiedene Regelungsverfahren, die teilweise direkt die Eigenschaften des leistungselektronischen Stellglieds berücksichtigen, werden vorgestellt. Die Vorlesung schafft die Voraussetzung dafür, dass ein Antriebsingenieur den für eine bestimmte Antriebsaufgabe günstigsten Antrieb auswählen und projektieren kann. Durch aktive Mitgestaltung von Übungen können Bonuspunkte erworben werden.



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Elektrische Bahnen

Elektrische Bahnen stellen ganz besonders hohe Anforderungen an die Leistungselektronik, und waren schon immer erstes Einsatzgebiet für leistungselektronische Spitzentechnologie. Dies liegt zum einen an den schwierigen Umgebungsbedingungen mit einer Energieversorgung über nur zwei Leiter und einer Begrenzung von Bauvolumen und Gewicht für die Antriebe mit ihrer Leistungselektronik, zum anderen erlauben die ohnehin hohen anteiligen Kosten der Antriebstechnik im Bahnbereich auch aufwändige Lösungen. Die Vorlesung gibt einen umfassenden Überblick über das komplexe Zusammenspiel zwischen Energieversorgung, elektrischem Antrieb und mechanischen Komponenten zur Übertragung der Antriebskräfte auf die Schiene. Dabei werden zunächst die verschiedenen Bahnstromsysteme und Traktionsarten, sowie die mechanischen Grundlagen wie Zugförderungsmechanik, Spurführung, Adhäsion und Schleuderschutz besprochen. Danach werden die einzelnen Komponenten von Triebfahrzeugen vorgestellt. Dies sind insbesondere die Fahrmotoren mit ihrer Steuerung und Energieversorgung, sowie die Kraftübertragung vom Motor auf den Radsatz. Die verschiedenen Stromversorgungen im Bereich der elektrischen Bahnen werden detailliert vorgestellt. Auf die besonders scharfen Forderungen bezüglich der Netzrückwirkungen und Signalbeeinflussung wird eingegangen. Den Abschluss der Vorlesung bildet eine Übersicht über verschiedene Regelungsverfahren für Traktionsumrichterantriebe.



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Energiespeichersysteme

Die Vor­le­sung 'En­er­gie­spei­cher­sys­te­me' be­fasst sich mit un­ter­schied­li­chen Spei­cher­ar­ten für che­mi­sche, po­ten­ti­el­le, ki­ne­ti­sche und ther­mi­sche En­er­gie und deren Ein­satz in en­er­gie­tech­ni­schen Sys­te­men. Auf­bau­end auf den phy­si­ka­li­schen Grund­la­gen der Spei­cher­ar­ten wird auf deren Funk­ti­ons­prin­zip ein­ge­gan­gen. Hier­aus wird das Be­triebs­ver­hal­ten an­hand von Kenn­li­ni­en ab­ge­lei­tet, um mit Hilfe von Er­satz­schalt­bil­dern die un­ter­schied­li­chen Spei­cher­ar­ten mo­del­lie­ren zu kön­nen. Zur Spei­che­rung elek­tro­che­mi­scher En­er­gie wer­den ver­schie­de­ne Arten von Ak­ku­mu­la­to­ren be­han­delt. Dabei wird auf die un­ter­schied­li­chen elek­tro­che­mi­schen Vor­gän­ge der Ak­ku­mu­la­to­ren­ar­ten ein­ge­gan­gen. Pump­spei­cher die­nen als Spei­cher po­ten­ti­el­ler En­er­gie und un­ter­schei­den sich stark, in Ab­hän­gig­keit von den mor­pho­lo­gi­schen Ge­ge­ben­hei­ten des Stand­orts. Neben den elek­tri­schen Teil­sys­te­men, wie Ge­ne­ra­to­ren und Mo­to­ren, wer­den auch die hy­drau­li­schen Teil­sys­te­me, wie Rohr­lei­tungs­sys­te­me und Pum­pen, er­läu­tert. Ab­schlie­ßend wird auf die Re­ge­lung der Tur­bi­nen, Ge­ne­ra­to­ren und Mo­to­ren ein­ge­gan­gen. Schwung­rad­spei­cher wer­den zur Spei­che­rung ki­ne­ti­scher En­er­gie ein­ge­setzt. Aus­ge­hend von den phy­si­ka­li­schen Zu­sam­men­hän­gen wird das sta­tio­nä­re und dy­na­mi­sche Be­triebs­ver­hal­ten der elek­tri­schen und me­cha­ni­schen Teil­sys­te­me sowie schließ­lich des Ge­samt­sys­tems be­trach­tet. Dar­über hin­aus wer­den auch spe­zi­el­le Tech­no­lo­gi­en zur Fer­ti­gung hoch­tou­riger Schwung­rä­der vor­ge­stellt. Bei der Spei­che­rung ther­mi­scher En­er­gie wer­den un­ter­schied­li­che Prin­zi­pi­en des Spei­cher­pro­zes­ses, wie sen­si­ble, la­ten­te und che­mi­sche Spei­cher vor­ge­stellt. Wei­ter­hin er­folgt eine Un­ter­tei­lung in Nie­der- und Hoch­tem­pe­ra­tur­spei­cher mit Bei­spie­len ihrer un­ter­schied­li­chen Ein­satz­ge­bie­te.



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Energiewirtschaft

Eine an jedem Ort ausreichend verfügbare, qualitativ hochwertige und preisgünstige Energieversorgung bildet die Basis für das Funktionieren unserer Gesellschaft. Die Erfüllung dieser Aufgabe erfordert ein enges Zusammenwirken der Technik mit anderen Bereichen wie Ökonomie, Ökologie, Recht und Politik. Die Vorlesung 'Energiewirtschaft' hat zum Ziel, die engen Verflechtungen von technischen und ökonomischen Aspekten bei der Gewinnung, der Umwandlung und der Nutzung der Energie zu verdeutlichen, und die durch wirtschaftliche Maßstäbe geprägte Vorgehensweise bei Auslegung und Betrieb von Energieversorgungsanlagen und -systemen zu begründen. In der Hauptsache wird in der Vorlesung unter diesen Gesichtspunkten die Elektrizitätswirtschaft behandelt, auf die anderen Gebiete der Energiewirtschaft wird nur soweit eingegangen, wie es zum Verständnis der angesprochenen Gesamtzusammenhänge notwendig ist.



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Ge­re­gel­te leis­tungs­elek­tro­ni­sche Stell­glie­der

In dieser Vorlesung stehen selbstgeführte Stromrichter und ihre Anwendung in der Steuerung der elektrischen Leistung im Vordergrund. Zunächst wird ein Überblick über die gängigen Schaltungen selbstgeführter Stromrichter gegeben. Anschließend werden die zur Realisierung dieser Schaltungen verfügbaren Bauelemente der Leistungselektronik mit ihren Eigenschaften vorgestellt. Dabei wird besonderes Augenmerk auf die Verluste während des Schaltvorgangs und ihre Begrenzung gelegt. Die durch das schnelle Schalten der Halbleiterventile erzeugten Oberschwingungen müssen begrenzt werden. Die dafür üblichen Eingangs- und Ausgangsfilter werden vorgestellt. Eine wichtige Anwendung von Stromrichtern ist die Bereitstellung von Gleichspannung aus Wechsel- oder Drehspannung. Hier bieten selbstgeführte Stromrichter deutliche Vorteile gegenüber konventionellen Gleichrichterschaltungen, sind allerdings auch erheblich aufwändiger und teurer. Die wichtigsten Konzepte und ihre Eigenschaften werden erläutert. Den Abschluss bildet ein Kapitel zum Thema Stromregelung, welches die in einer leistungselektronischen Grundlagenvorlesung vermittelten Kenntnisse vertieft. Bei der Auslegung der Regelung ist besonders zu beachten, dass die Leistungshalbleiter grundsätzlich geschaltet werden, und somit kein kontinuierliches Ausgangssignal erzeugt werden kann. Dieser Eigenschaft tragen spezielle Regelungsstrukturen Rechnung.



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Grundlagen der Energietechnik

Die elektrische Energietechnik umfasst die Erzeugung, den Transport (über weite Strecken), die Verteilung (über kurze Strecken) und die Anwendung elektrischer Energie. In der Vorlesung werden zunächst die wichtigsten Grundlagen aus den Vorlesungen 'Grundlagen der Elektrotechnik I und II' kurz wiederholt, danach werden insbesondere der Energiebegriff und der Wirkungsgrad genau definiert. Im Abschnitt über elektrische Energieversorgung werden verschiedene Kraftwerkstypen nach ihrem Primärenergieträger (Kohle, Gas, Öl, Kernkraft, Wasser, Wind, Sonne, ....) unterschieden. Die Wirkungsweise der wichtigsten Kraftwerkstypen wird dargestellt. Die Grundprinzipien für die Übertragung und Verteilung elektrischer Energie mittels Dreileitersystem ("Drehstrom") sowie die dafür wesentlichen mathematischen Konzepte (wie z.B. die symmetrischen Komponenten) werden dargestellt. Nun wendet sich die Vorlesung den für die Erzeugung, Übertragung, Verteilung und vor allen Dingen auch für die Anwendung wesentlichen elektrischen und elektromechanischen Maschinen zu. Zunächst wird das Prinzip ihrer Wirkungsweise erläutert. Es folgt dann die Beschreibung der Gleichstrommaschine, bei der die eben erläuterte Wirkungsweise elektrischer Maschinen besonders anschaulich dargestellt werden kann. In diesem Zusammenhang wird auch auf die Erzeugung von Gleichspannungen aus Wechsel- oder Drehspannungsnetzen eingegangen, wobei leistungselektronische Bauelemente zur Anwendung kommen. Es folgt eine detaillierte Beschreibung des Transformators und des Synchrongenerators, der wichtigsten Betriebsmittel für den Aufbau von Energieversorgungsnetzen. Die Beschreibung der Induktionsmaschine, deren Betriebsverhalten bei fester und variabler Speisefrequenz erläutert wird, bildet den Abschluss der Vorlesung.



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Induktionsmaschinenregelung

Selbstgeführte Stromrichter in dreisträngiger Ausführung können sowohl am Energieversorgungsnetz betrieben, als auch zur Speisung von Induktionsmaschinen eingesetzt werden. So gespeiste Induktionsmaschinen können hochdynamisch und höchst effizient geregelt werden. Für beide Anwendungsgebiete ist eine direkt an den Eigenschaften des selbstgeführten Stromrichters orientierte Regelung erforderlich. Die Beschreibung der dabei zu berücksichtigenden Spannungen und Ströme erfolgt am günstigsten mit so genannten Raumzeigern. Dieses hocheffektive mathematische Hilfsmittel wird detailliert eingeführt. Darauf aufbauend wird gezeigt, mit welchen Methoden eine Induktionsmaschine geregelt werden kann. Sowohl einfache und kostengünstige, als auch komplexe und hochdynamisch aufwändige Regelverfahren lassen sich mit Hilfe von Raumzeigern sehr gut beschreiben und verstehen.



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Intelligente Netze



Die Vor­le­sung „In­tel­li­gen­te Netze“ be­schäf­tigt sich mit den Aus­wir­kun­gen der En­er­gie­wen­de auf das Ver­teil­netz. Ins­be­son­de­re im Ver­teil­netz voll­zieht sich der­zeit ein (r)evo­lu­tio­nä­rer Wan­del. De­zen­tra­le Ein­spei­se­an­la­gen (PV, Wind, Bio­mas­se) ent­ste­hen meis­tens dort, wo Ver­teil­net­ze his­to­risch be­dingt eher schwach aus­ge­legt sind. Neue Ver­triebs­pro­duk­te sehen einen deut­lich hö­he­ren Gleich­zei-tig­keits­fak­tor vor. Alle deut­schen Netz­be­trei­ber haben daher ihren Fokus auf die „in­tel­li­gen­ten En­er­gie­net­ze“ (Smart Grids) mit dem Schwer­punkt Ver­teil­net­ze ge­lenkt. Hier­zu ge­hö­ren Lö­sun­gen im De­mand und Sup­p­ly Side Ma­nage­ment sowie im Auf­bau von Te­le­kom­mu­ni­ka­ti­ons­in­fra­struk­tu­ren, die eine stär­ke­re In­ter­ak­ti­on aller Be­triebs­mit­tel und Netz­be­rei­che als je zuvor er­mög­li­chen. Die Vor­le­sung „In­tel­li­gen­te En­er­gie­net­ze“ be­han­delt fol­gen­de The­men­schwer­punk­te:
 

  •     Ge­setz­li­che Grund­la­gen der deut­schen En­er­gie­wirt­schaft
  •     Or­ga­ni­sa­ti­on und Hand­lungs­fel­der der En­er­gie­wirt­schaft
  •     In­tel­li­gen­te En­er­gie­net­ze (Smart Grids)


Der The­men­schwer­punkt In­tel­li­gen­ten En­er­gie­net­ze glie­dert sich dabei wie folgt:
 

  •     Grund­la­gen von Smart Grids und IKT-Tech­no­lo­gie (IKT=In­for­ma­ti­ons- und Kom­mu­ni­ka­ti­ons­tech­no­lo­gie)
  •     Fle­xi­bi­li­sie­rung von Last und Er­zeu­gung in Ver­teil­net­zen
  •     Ein­satz von Spei­chern im Ver­teil­netz
  •     Aus­wir­kun­gen der Elek­tro­mo­bi­li­tät auf Ver­teil­net­ze
  •     Di­gi­ta­li­sie­rung des Ver­teil­net­zes, Data Ana­ly­tics im Ver­teil­netz, Ein­satz von Smart Me­tern


In­halt­lich wer­den so­wohl en­er­gie­wirt­schaft­li­che und en­er­gie­tech­ni­sche als auch IT- und te­le­kom­mu­ni­ka­ti­ons­tech­ni­sche In­hal­te ver­mit­telt.

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Leistungselektronik

Die Leistungselektronik ermöglicht es, elektrische Energie bei sehr hohem Wirkungsgrad gezielt einzusetzen. Sie eröffnet damit die Möglichkeit, die Betriebseigenschaften bei gleichzeitig reduziertem Energieverbrauch wesentlich zu verbessern. Dies wird beispielsweise bei Verkehrssystemen, Industrieanlagen und Stromversorgungen von z.B. Rechnern umgesetzt und macht die Leistungselektronik zu einer der wichtigsten Zukunftstechnologien. Die Vorlesung stellt zunächst die Grundprinzipien der Leistungselektronik vor. Es folgt eine detaillierte Beschreibung der wichtigsten leistungselektronischen Bauelemente und ihrer Eigenschaften. Aufbau und Funktionsweise der wesentlichen selbstgeführten und netzgeführten Stromrichterschaltungen werden detailliert dargestellt. Beispiele für solche Stromrichterschaltungen sind die Drehstrombrückenschaltung als Gleichrichterschaltung und Hoch-, sowie Tiefsetzsteller zur Anpassung von Gleichspannungen. Leistungselektronische Geräte selbst werden als Stellglied eingesetzt, daher kommt der Regelung eine besondere Bedeutung zu, die auf die Eigenschaften der Leistungselektronik zugeschnitten sein muss. Dies wird in der Vorlesung am Beispiel der Stromregelung erläutert.



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Methodik des wissenschaftlichen Publizierens

Die Lehrveranstaltung „Methodik des wissenschaftlichen Publizierens – Erlernen der Vorge-hensweise durch Validierung und Begutachtung aktueller Forschungsergebnisse“ ist in drei aufeinander aufbauende Stufen unterteilt: In der ersten Stufe erhalten die einzelnen Studierenden Lernmaterial zum Selbststudium und eine englischsprachige wissenschaftliche Publikation, die anschließend selbstständig analysiert wird. Die Publikation ist dabei thematisch auf die Themenfelder Energiesystemtechnik, Elektromobilität, dezentrale Energiesysteme und Regelungstechnik begrenzt. Zur Validierung der Ergebnisse werden geeignete Simulationsmodelle in Matlab/Simulink erstellt und Simulationsrechnungen durchgeführt. Die Ausarbeitung der Ergebnisse wird in Form einer deutschsprachigen wissenschaftlichen Publikation verfasst. In der zweiten Stufe begutachten die Studierenden in einem Doppelblindverfahren je drei pseudonymisierte Ausarbeitungen von anderen Studierenden nach einem vorgegebenen Schema (peer-review). In der dritten Stufe haben die Studierenden die Möglichkeit Ihre Ausarbeitung anhand der drei erhaltenen Gutachten noch einmal zu überarbeiten.



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Mechatronische Antriebssysteme

In der Vor­le­sung 'Me­cha­tro­ni­sche An­triebs­sys­te­me' wer­den zu­nächst die Me­tho­den der Sys­tem­be­schrei­bung ver­mit­telt. Da­nach wird de­tai­liert auf die Über­tra­gungs­funk­tio­nen von ele­men­ta­ren Sys­tem­ein­hei­ten (Ge­trie­be, dre­hel­as­ti­sche Kupp­lung, leis­tungs­elek­tro­ni­sche Stell­glie­der, Sen­so­ren, me­cha­nisch-elek­tri­sche En­er­gie­wand­ler, elek­tri­sche An­triebs­mo­to­ren), auf die Dis­kre­ti­sie­rung der Sys­tem­struk­tur und die Mo­dell­bil­dung mit be­son­de­rem Au­gen­merk auf dem sta­tio­nä­rem und dy­na­mi­sche Ver­hal­ten ein­ge­gan­gen. Um diese kom­ple­xen Sys­te­me ma­the­ma­tisch mo­del­lie­ren zu kön­nen ist eine Ord­nungs­re­duk­ti­on er­for­der­lich, wofür in der Vor­le­sung Ver­fah­ren vor­ge­stellt wer­den. Im Rah­men der theo­re­ti­schen und ex­pe­ri­men­tel­len Sys­tem­ana­ly­se wer­den ab­schlie­ßend kom­plet­te An­triebs­sys­te­me mit den zu­ge­hö­ri­gen Re­ge­lun­gen (Dreh­zahl- und Drehmo­ment­re­ge­lung sowie ak­ti­ve Tor­si­ons­schwin­gungs­dämp­fung) mo­del­liert und aus­ge­legt.



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Mobile mechatronische Antriebssysteme

Die Vorlesung Mobile Mechatronische Antriebssysteme baut auf die Grundlagen, welche in Mechatronische Antriebe und Elektrische Antriebe gelehrt werden, auf. Zunächst werden Einsatzgebiete und deren spezielle Randbedingungen an ein mechatronisches Antriebssystem im mobilen Einsatz thematisiert. Darauf folgt eine Betrachtung der einzelnen, eingesetzten Komponenten und Teilsysteme und deren Übertragungsverhalten im systemtheoretischen- und regelungstechnischen Sinne. Mit diesen Grundlagen werden dann mobile mechatronische Antriebssysteme analysiert und ausgelegt.



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La­de­ein­rich­tun­gen der Elek­tro­mo­bi­li­tät

In der Vor­le­sung "Ladeeinrichtungen der Elektromobilität" wer­den zu­nächst Pro­blem­stel­lung und Grund­be­grif­fe er­läu­tert. Da­nach folgt eine Sys­tem­über­sicht, die die An­kopp­lung an das Ver­sor­gungs­netz, Gleich­span­nungs­wand­ler-Ar­ten, Vor- und Nach­tei­le und An­wen­dungs­fäl­le be­trach­tet. Gleich­span­nungs­wand­ler ohne und mit Po­ten­ti­al­tren­nung, deren Schal­tungs­to­po­lo­gi­en und An­wen­dungs­mög­lich­kei­ten für die Elek­tro­mo­bi­li­tät wer­den im An­schluss daran de­tail­liert vor­ge­stellt, ge­folgt von einer Über­sicht über Gleich­rich­ter und PFC, deren Bau­ar­ten, Funk­ti­on, Norm-Auf­la­gen, Netz­an­schlüs­se, Netz­fil­ter und An­steue­rung. Be­rüh­rungs­lo­se En­er­gie­über­tra­gung und La­de­ein­rich­tun­gen, deren Auf­bau, An­schlüs­se und Kom­mu­ni­ka­ti­on mit dem Fahr­zeug bil­den den Ab­schluss der Vor­le­sung.



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Regenerative Elektrische Energietechnik

In der Vor­le­sung 'Re­ge­ne­ra­ti­ve En­er­gie­tech­nik' wer­den, auf­bau­end auf einer Über­sicht der ver­füg­ba­ren En­er­gie­trä­ger, Sonne, Wind, geo­ther­mi­scher Wärme und Bio­mas­se, sowie den für die En­er­gie­wand­lung not­wen­di­gen ther­mi­schen, che­mi­schen, me­cha­ni­schen und elek­tri­schen Pro­zes­sen, die Mög­lich­kei­ten der an­tro­po­ge­nen Nut­zung der re­ge­ne­ra­ti­ven En­er­gi­en ver­mit­telt. Dabei wird de­tail­liert auf die nutz­ba­ren Po­ten­tia­le der Son­nen­en­er­gie, der Wind­ener­gie, der geo­ther­mi­schen En­er­gie und der Bio­mas­se, sowie auf die Tech­no­lo­gi­en zu ihrer Nut­zung ein­ge­gan­gen. Davon aus­ge­hend wird ihr sta­tio­nä­res und dy­na­mi­sches Be­triebs­ver­hal­ten dar­ge­stellt. Be­son­de­res Au­gen­merk liegt auf der nut­zungs­ge­rech­ten Be­schrei­bung der En­er­gie­quel­len und der Aus­wahl der für die vor­lie­gen­de En­er­gie­form sinn­volls­ten En­er­gie­um­wand­lungs­ket­te.







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