Labor für Elektrische Antriebe und Leistungselektronik

Die beschäftigten Elektronik-Ingenieure arbeiten an verschiedensten Forschungsschwerpunkten.

In der Antriebstechnik stehen der Entwurf von elektrischen Maschinen sowie die hochdynamische Regelung von Antrieben im Vordergrund. Beispielsweise wurde das Projekt „Entwicklung eines hochkompakten Kälteverdichters mit vollintegriertem Wechselrichter für den mobilen Einsatz“ erfolgreich abgeschlossen.

Die Abteilung Leistungselektronik bearbeitet Forschungsvorhaben, die sich mit Netzeinspeisung, Blindleistungskompensation sowie der netzfreundlichen Leistungsentnahme beschäftigen. Im Rahmen des Projekts „3-Phasen-AC-Bolzenschweißgerät“ wurde die komplette Leistungselektronik für ein 40 kW und 1000 A Bolzenschweißgerät modelliert und simuliert. Auch neue Steuer- und Regelalgorithmen für ein Aktives Filter werden erforscht. Des Weiteren beschäftigt sich die Arbeitsgruppe aktuell mit Simulationen und der Inbetriebnahme der netzseitigen Hardware eines Batteriespeichers. Dabei verfügt das Labor über die erforderlichen Simulationswerkzeuge, um leistungselektronische Schaltungen realitätsnah zu simulieren. Nach erfolgreicher Simulation können dann Schaltungen bis 50 kVA labortechnisch in Betrieb genommen werden.

Einen wichtigen Arbeitsbereich stellt die zerstörungsfreien Materialuntersuchung mittels Ultraschall dar. Ein Ultraschallmikroskop arbeitet mit der Puls-Echo Methode. Dabei wird ein kurzer Ultraschallimpuls ausgesendet. Die reflektierten und wieder empfangenen Echos werden anschließend aufgezeichnet und ausgewertet. Über die Laufzeit zwischen Senden und Empfangen der Impulse kann eine Aussage über die Tiefe der erfassten Struktur getroffen werden. Die Intensität des Echos gibt Auskunft über den Impedanzunterschied der Materialien. Um die Erzeugung eines Bildes der gesamten Probe zu ermöglichen, wird der Ultraschall-Transducer über die Probe verfahren, wobei eine minimale Pixelgröße von bis zu 1µm erreicht wird. Um möglichst hochauflösende Bilder erzeugen zu können, müssen sowohl die Erzeugung des Ultraschallimpulses, als auch die Erfassung des reflektierten Signals an das jeweils zu untersuchende Objekt angepasst werden. Eine wesentlich höhere Auflösung im Vergleich zu bisher erhältlichen Transducern wird mit neuen Transducer-Typen erreicht, die seit 2009 entwickelt werden. Um jedoch die Vorteile dieser neuen Transducer vollständig nutzen zu können wird ein Prototyp eines neuen Moduls einer Ultraschall HF-Kette entwickelt, welches ein breiteres Spektrum an Pulsweiten- / Spannungs-Kombinationen erzeugen kann. Gleichzeitig soll jedoch die Anzahl der Pixel, die von der Messeinheit pro Sekunde erfasst werden können erhöht werden, was hochaufgelöste Scans in immer kürzerer Zeit ermöglicht. Das neue System wird vollständig modular aufgebaut. Diese Modularität gewährleistet die Skalierbarkeit des Systems auf bis zu sechs Kanäle. Außerdem kann das System so durch ein weites Spektrum an Filtern und Signalaufbereitungsmodulen erweitert werden. Es wird damit auch für den Einsatz in Industrieanlagen geeignet sein und eine hohe Zuverlässigkeit und Störsicherheit mittels einfacher und standardisierter Komponenten bieten.