Prof. Dr.-Ing. Stefan Butzmann

Julia Tscherniewski

Entwicklung einer Leistungselektronik für den digitalen Zwilling eines Elektromotors zum Testen von Invertern

Die Validierung der Komponenten des elektrischen Antriebstrangs erfolgt u.a. auf Motorprüfständen, um die korrekte Funktion von Batterie, Inverter und Motor sicherzustellen. Da Motorprüfstände aufwendig und teuer sind, soll ein elektronischer Motorersatz entwickelt werden, der die Validierung von Batterie und Inverter unter realen Betriebsbedingungen erlaubt. Solche als digitale Zwillinge bezeichneten Ersatzmodelle einer realen Komponente nehmen in der Entwicklung eine zunehmend wichtige Position ein. Jedoch sind diese in der technischen Entwicklung selber noch sehr unausgereift.

In dieser Arbeit soll die erforderliche Leistungselektronik entworfen und aufgebaut werden, die für die Realisierung eines digitalen Zwillings von einem Elektromotor erforderlich ist. Ziel ist es, eine möglichst reale Belastung eines realen Inverters zu erreichen. Dazu ist die Nachbildung des Laststroms erforderlich, welcher sich aus der Überlagerung einer sinusförmigen Grundwelle mit einem Stromrippel zusammensetzt. Die Elektronik soll so aufgebaut werden, dass über die Ansteuerung eine Regelung beider Komponenten des Laststroms zu erreichen ist. So soll zudem eine Variation der zu Grunde liegenden Motorparameter realisierbar sein. Des Weiteren soll die Elektronik für die Übertragung einer möglichst hohen Leistung von bis zu 100kW ausgelegt werden. In einem Versuchsaufbau mit einem Inverter soll der Motorersatz getestet werden. Die Ergebnisse sind in einem Seminarvortrag zu präsentieren.

Dazu sind u.a. folgende Punkte zu bearbeiten:

  • Erarbeitung eines Konzeptes zum Aufbau der Leistungselektronik
  • Simulation der gewählten Architektur mit Simulink bzw. Microcap oder Spice
  • Auswahl geeigneter Komponenten und Entwicklung eines Schaltplans
  • Erstellung eines Layouts
  • Inbetriebnahme und Test der Schaltung
  • schriftliche Dokumentation der Ergebnisse und Präsentation in einem Seminarvortrag

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