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Ziel dieser Diplomarbeit war eine vergleichende Charakterisierung von ausgewählten Brennstoffzellenstacks für mobile Anwendungen. Zum Vergleich wurden Tests an vier Brennstoffzellenstacks von unterschiedlichen Herstellern durchgeführt bzw. deren Testergebnisse ausgewertet und verglichen. Zur Modellierung wurde ein Ersatzschaltbild aus einem ohmschen Widerstand und zwei RC-Elemente eingesetzt. Der Schwerpunkt lag darin, eine eindeutige Beziehung zwischen der kathodenseitigen Gasdurchflussgeschwindigkeit und der charakteristischen Frequenz des niederfrequenten Bogens der Impedanzkurve zu bestimmen. Dafür wurden die Messwerte an die Modellwerte angefittet und so die charakteristische Frequenz des niederfrequenten Bogens bestimmt. Die Ergebnisse im Falle des ausführlich charakterisierten Stacks zeigten, dass die charakteristische Frequenz des niederfrequenten Bogens deutlich durch Änderungen der Stöchiometrie und Stromdichte beeinflusst wird. Beide Faktoren bedingen auch eine Änderung der Gasdurchflussgeschwindigkeit. Feuchte, Temperatur und Druckvariationen zeigten keine bzw. eine nur geringe Beeinflussung. Diese Faktoren bedingen auch keine bzw. nur eine geringe Änderung der Gasdurchflussgeschwindigkeit. Somit konnte die Hypothese, dass die charakteristische Frequenz des niederfrequenten Impedanzbogens vor allem durch die Gasdurchflussgeschwindigkeit beeinflusst wird, bestätigt werden. Der Vergleich mit drei weiteren Stacks bekräftigte die Einzelergebnisse. Trotz unterschiedlicher Größe, Flussfeldgeometrie und verwendeter Materialien zeigte sich bei allen eine qualitativ gleiche Abhängigkeit zwischen Gasdurchflussgeschwindigkeit und charakteristischer Frequenz des niederfrequenten Impedanzbogens. Speziell bei der Variation der Stromdichte konnten jedoch Unterschiede in der quantitativen Beziehung zwischen charakteristischer Frequenz und Durchflussgeschwindigkeit festgestellt werden. Ein möglicher Erklärungsansatz hierfür wurde in dieser Arbeit vorgestellt. Mit im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten Tests, Messdatenauswertungen, Modellierung und Charakterisierung wurde nachgewiesen, dass es eine eindeutige Beziehung zwischen der kathodenseitigen Gasdurchflussgeschwindigkeit und der charakteristischen Frequenz des niederfrequenten Bogens gibt.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit ist eine Untersuchung im Bereich Motorsteuergerät durchgeführt worden, in der schwerpunktmäßig die hardwareseitige Ansteuerung von Sensoren und Aktuatoren betrachtet wurde. Neben der Recherche von Arbeitsweisen und Arten von Kraftfahrzeug tauglichen Sensoren wurde auch die Ansteuerung und Signalaufbereitung dieser untersucht. Des Weiteren stand neben der Erfassung von physikalischen und chemischen Größen des Motors durch Sensoren ferner die Ansteuerung von Aktuatoren wie beispielsweise der Drosselklappe, Einspritzventile und Zündspulen im Vordergrund. Bei der Auswahl der Komponenten im Bereich der Schaltungsentwicklung wurde von Anfang an ein großes Augenmerk auf deren Tauglichkeit für den Automobilbereich gelegt. Die Genauigkeit der Schaltung stand dabei, neben der Belastung über einen breiten Temperaturbereich, im Mittelpunkt. Zudem zeigt diese Arbeit themenbezogene Möglichkeiten zur Beschaltung der Komponenten und unterstreicht die Ergebnisse durch Simulationen oder reale Messungen. In die Schlussbetrachtung werden Schutzmaßnahmen gegen elektromagnetische Störgrößen einbezogen und hierfür mögliche Mittel zur Absicherung durch Filter anhand von einzelnen Schaltungsbeispielen erläutert. Die Zukunftsaussichten veranschaulichen, welche Aspekte noch konferiert werden müssen, um das Projekt
Diese Diplomarbeit beschreibt die Entwicklung eines Softwareverwaltungssystems für Maschinen der Mühlbauer AG, in welchen die Subsysteme MB1209, MB1210 und MB1244 vorhanden sind. Als Kommunikationskanal wird dabei das CAN Bussystem genutzt. Das Softwareverwaltungssystem deckt die PC- und Subsystemebene ab. Zu Beginn wurde ein Überblick zu den Grundlagen des CAN Bussystems und dessen Protokollebenen gegeben. Das vorhandene System wurde in seine Bestandteile untergliedert und beschrieben. Dabei wurde auf den verwendeten Mikrocontroller genauer eingegangen. Anschließend wurden die benötigten Komponenten für das Softwareverwaltungssystem untersucht und Aufgaben daraus abgeleitet. Für die Aufgaben wurden Lösungsvarianten erstellt und beschrieben. Darauf folgend wurde aus den Lösungsvarianten ein Realisierungskonzept für die PC-Ebene, die Nutzung des Übertragungskanals und die Subsystemebene erstellt. Dieses Konzept wurde umgesetzt und im Realisierungsteil der Arbeit beschrieben. Für die PC-Ebene wurde ein Firmware Manager Programm erstellt. Dieser steuert die Softwareübertragung zum Subsystem. Als Übertragungskanal zwischen PC und Subsystem wird das CAN Bussystem genutzt. Auf dieses wird mithilfe des USBCAN-Moduls oder einer Beckhoff-Steuerung zugegriffen. Diese werden vom Firmware Manager über zwei Softwarebibliotheken angesteuert, welche im Rahmen der Diplomarbeit entwickelt wurden. Für die Subsysteme wurde ein Bootloader entwickelt, welche die Softwareübertragung und Aktualisierung durchführt. Zum Abschluss wurden zum Nachweis der Funktionfähigkeit des Softwareverwaltungssystems Tests durchgeführt und dargelegt.
Die Arbeit behandelt die Thematik der Ladezustandsermittlung von Lithium-Batteriesystemen. Dabei liegt der Schwerpunkt der Betrachtung auf der Ermittlung des SoC sowie des SoH. Es werden verschiedene Möglichkeiten für die Ermittlung dieser Kennwerte beschrieben und anhand von Simulationsbeispielen dargelegt. Im Mittelpunkt der Betrachtung steht die Ladungszählung und der Kalman Filter.
In der Diplomarbeit ist die elektrotechnische Projektierung einer Bekohlungsanlage für ein Heizkraftwerk in Form eines Musterprojektes dokumentiert. Ausgehend von der Aufgabenstellung werden die wesentlichen Grundzüge der Projektabweichung am praktischen Beispiel erarbeitet sowie die erforderlichen Schaltungsanlagen erstellt. <!-- #h:dissdiplBekohlungsanlage.doc# -->
Lastflussumkehr, E-Mobilität und Wärmepumpen sind einige der Schlagwörter für die heutigen
Herausforderungen der elektrischen Verteilungsnetze. Auf der einen Seite, durch den vermehrten
Anschluss von dezentralen Erzeugungsanlagen, wie Photovoltaik-Einspeiseanlagen oder Kleinwindkraftwerke, werden die Netze mitunter entlastet. Sie werden auch immer öfter kurzfristig
zu Spitzenzeiten in Lastflussumkehr betrieben. Sprich: der Verbraucher wird zum Erzeuger. Auf
der anderen Seite stehen die neuartigen, leistungsstarken Verbraucher und der immer höhere
Elektrifizierungsgrad der Kundenanlagen, welche die Netze sehr stark belasten und die Netzbetreiber vor eine neue Herausforderung stellen. Diese Herausforderungen sind zum einen das
elektrische Heizen sowie die Aufbereitung des Warmwassers mittels Wärmepumpen und zum
anderen der Trend zum elektrischen Fahren, die Elektromobilität.
Um die Versorgungssicherheit mit Implementierung dieser Szenarien gewährleisten zu können, bilden Instandhaltung und laufende Investitionen die Grundvoraussetzung. Eine weitere Herausforderung ist die Spannungsqualität im Netz beizubehalten und langfristig den Netzausbau zu optimieren. Dafür darf nicht nur das Niederspannungsnetz in Betracht gezogen werden, es müssen auch das Mittelspannungs- und das Hochspannungsnetz für das Erreichen der Bundesziele betrachtet werden.
Diese wissenschaftliche Arbeit soll die Mittelspannungs-Ebene abbilden und die Daten von bestehenden Feldversuchen analysieren, auswerten und zukünftige Netzplanungen optimieren.
Dafür werden verschiedene Simulationen mit den zukünftig auftretenden Lastwechsel durch die diversen, leistungsstarken Verbraucher abgebildet und es wird ein Ausblick auf die AES für die Mittelspannungsebene anhand eines UW-Abzweiges gegeben.
Unter AES versteht man die Sektorkopplung in der elektrischen Energieversorgung. Das bedeutet: Die Versorgungsenergie soll elektrisch bereitgestellt werden, um einen Umstieg der fossilen Brennstoffe zu erzielen. Ein Hauptaugenmerk dabei liegt auf den Bereichen der Fortbewegung sowie dem Heizen und Kühlen. Die Simulationen werden für zwei verschiedene Szenarien durchgeführt und die jeweiligen Unterschiede definiert und erläutert.
Zum einen werden die eigens ausgewerteten Daten aus Niederspannungsmessungen in Siedlungsgebieten mit Ladeinfrastruktur, Wärmepumpen und regenerativen Einspeise-Anlagen herangezogen und auf die Mittelspannungsebene adaptiert, zum anderen werden die Faktoren von einer bereits bestehenden Gleichzeitigkeitskurve für die Simulation herangezogen. Der stufenweise Lastanstieg soll die Simulation möglichst wahrheitsgetreu nachbilden und auf aktuelle Netzsituationen bis hin zur Anpassung für die zukünftigen Netzkonzepte erweitert werden. Dabei werden die Anpassungsmöglichkeiten im Netz anhand einer Lastflussanalyse definiert und mögliche Alternativen für die Netzverstärkung geprüft. Ein wichtiger Punkt für die Netzbetreiber sind die ungefähren Investitionskosten für den Ausbau des Verteilnetzes. Diese werden mittels Kostenabschätzung für den definierten Netzbereich berechnet, um Aussagen bezüglich zukünftiger Planung treffen zu können.
Das Ziel dieser Arbeit ist es, ein stabiles Verteilnetz mit Ausblick auf die All-Electric-Society zu schaffen und die stufenweise Integration bis zu den Grenzpunkten des betrachteten Netzes darzustellen. In weiterer Folge werden die Anpassungen für eine betriebssichere Netzführung mit voller Ausbaustufe dieses Szenarios dargestellt und die überschlagsmäÿigen Kosten für den Umbau ermittelt. Schlussendlich wird geprüft ob und welche Alternativen für einen Netzausbau möglich, und zukünftig auch sinnvoll sind.
Im Rahmen der Arbeit wurde der Einsatz von Drehstromantrieben im Elektrofahrzeug untersucht. Es werden Aussagen zur Auswahl der Komponenten des Antriebssystem für ein Elektrofahrzeug gemacht. Außerdem wird auf die Realisierung des Verhaltens eines Verbrennungsmotors eingegangen. Dazu wird ein Sollwertvorgaberegimes entworfen und anhand durchgeführter Simulationen und Versuche die Funktionsfähigkeit nachgewiesen. <!-- #h:dissdiplElektroauto.doc# -->
Ziel dieser Arbeit ist das Konzept einer bedarfsgerechten Mittelspannungsanlage eines Großtanklagers der TOTAL Deutschland GmbH. Das 10 kV-Energieverteilungsnetz bestehend aus sechs Transformatorstationen, soll vor allem hinsichtlich des Kabelnetzes und der Mittelspannungsschaltanlage erneuert werden.
Zu dem Entwurfsvorgang zählen sowohl die theoretische Einführung in die benötigten energietechnischen, elektrischen sowie elektronischen Anlagen, als auch die Analyse der aktuellen Normungslage sowie Vorschriften für elektrische Anlagen in Großtanklagern. Das zu entwickelnde Konzept eines bedarfsgerechten sowie sicheren Gesamtsystems zur Energieversorgung des Lagers stellt den Hauptteil der wissenschaftlichen Arbeit dar. Um den stetig steigenden Anforderungen der Anlagensicherheit gerecht zu werden, ist es zudem erforderlich ein geeignetes Schutzkonzept zu entwickeln sowie für die Anlage passend zu parametrieren.
Die Diplomarbeit entstand im Rahmen eines Forschungsprojektes an der Westsächsischen Hochschule Zwickau. Das zukünftige Energieversorgungsnetz mit einem erheblichen Anteil fluktuierender Einspeiser und weiteren Verbrauchern hinsichtlich der Sektor Kopplung über Wärme und Verkehr muss gerüstet sein für den Weg zu einer
Das Thema war Entwicklung eines Prüfgerätes für spezielle Elektrofahrzeugsteuerungen vom Grundkonzept über die Entwicklung Testverfahren und Prozeduren und den Bau eines solchen Gerätes bis hin zur Programmierung einer Steuerungssoftware und einer Bedienoberfläche. Weiterhin war eine Bedienungsanleitung zu erstellen.
<UL> <LI>Aufbau des Versuches mit SPS - diversen Gerätebausteinen zur Gegenüberstellung mit einer Relaissteuerung <LI>Beschreibung der Ablaufsteuerung als Steuernetz <LI>Erstellen von Übersichten zur Handhabung der SPS <LI>Erprobung von Beispielprogrammen <LI>Erstellen von zwei Praktikumsanleitungen </UL> <!-- #h:dissdiplAblaufsteuerung.doc# -->