Institute of Electrical Power Transmission

Department of Electrical Engineering

Faculty of Engineering Sciences
 
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Eine Auswahl von Themen für Projekt-, Bachelor- und Masterarbeiten aus dem Bereich der Hochspannungstechnik und EMV

Für alle Themen bitte den entsprechenden Mitarbeiter des Fachgebietes persönlich kontaktieren. Bitte beachten sie, dass Herr Daniel Ketel sich zur Zeit in Elternzeit befindet. Seine Themen können daher erst wieder ab Oktober 2018 bearbeitet werden.


JH-30: Entwicklung einer Software zur Bestimmung der Ladung eines Impulses

Bachelorarbeit

Die Kalibierung von Impulsgeneratoren für Teilentladungsmessungen ist in IEC 60270 beschrieben und kann mit einem Oszilloskop erfolgen. Hierzu wird jedoch eine Funktion benötigt, die das Integral der gemessenen Spannung zwischen zwei frei wählbaren Zeitpunkten bestimmt. Diese Funktion wird jedoch nur von wenigen Oszilloskopen von Haus aus bereit gestellt.

Daher soll im Rahmen dieser Arbeit ein Tool geschrieben werden, das das Oszilloskop ansteuert, die Messdaten ausliest, graphisch darstellt und die Integralfunktion bestimmt.

Voraussetzung für diese Arbeit sind Kenntnisse im Programmieren.

Betreuer: Dr.-Ing. Jörg Honerla (» mail)
Durchwahl: -(9)3374


JH-29: Entwicklung einer Software zum Auslesen von Messdaten aus unterschiedlichen Oszilloskopen

Bachelorarbeit

Im Fachgebiet ETS existieren Ozilloskope unterschiedlicher Hersteller (Keysight, Tektronix, Rhode&Schwarz), die mit USB- oder LAN-Schnittstellen versehen sind und über diese Schnittstellen gesteuert und ausgelesen werden können. Das Datenformat ist jedoch nicht standardisiert und abhängig vom Gerätehersteller, so dass zur Weiterverarbeitung die entsprechende Software zur Weiterverarbeitung jeweils individuell auf das verwendete Oszilloskop angepasst werden muss.

Daher soll im Rahmen dieser Arbeit ein Tool geschrieben werden, das die Daten ausliest, in einem einheitlichen Format ablegt und graphisch darstellt.

Voraussetzung für diese Arbeit sind Kenntnisse im Programmieren.

Betreuer: Dr.-Ing. Jörg Honerla (» mail)
Durchwahl: -(9)3374


FR-06: Aufbau einer +/- 10 V DC Spannungsversorgungseinheit mit Überwachungs- sowie Anzeigefunktionen zur Überwachung des Ladezustands der zu verwendenden Blei-Akkus

Projektarbeit

Im Fachbereich für Energietransport und -speicherung existiert eine +/- 10 V DC Spannungsversorgung für eine Loop- bzw. Monopolantenne. Als Energiespeicher dienen diesem Zweck zwei 12-Volt Batterien. Um die Akkus vor vollständiger Entladung zu schützen, ist ebenfalls eine Unterspannungsabschaltung vorhanden. Jedoch fehlt eine grafische, sowie optische Überwachungsmöglichkeit des LAdezustands der Blei-Akkus.

Im Rahmen dieser Projektarbeit soll daher für die vorhandene Versorgungseinheit ein Überwachungssystem entwickelt werden. Dieses soll über ein GUI (bspw. ein LCD) den aktuellen Ladezustand der Blei-Akkus sowie die geschätze Nutzungsdauer bei unveränderter Last angeben. Das Schaltungslayout der entsprechenden Microcontroller-Platine, sowie die Endmontage im bestehenden Gehäuse sind ebenfalls Teil dieser Projektarbeit.

Betreuer: Markus Franke, M.Sc. (» mail)
Durchwahl: -3789


JH-29: Entwicklung eines Moduls zur Strom- und Spannungsmessung für eine Schrittmotoransteuerung
(in Bearbeitung)

Bachelorarbeit

Die Ansteuerung der Stelltransformatoren, die im Hochspannungslabor zur Einspeisung von Strömen in die Prüfobjekte verwendet werden, sollen in Zukunft über Steuerungen auf der Basis von RaspberryPi Computern erfolgen. Damit ergibt sich gleichzeitig die Möglichkeit der Überwachung durch Messung der anliegenden Ströme und Spannungen. Diese Größen sollen mit einem Chip gemessen werden, der üblicherweise in elektronischen Zähler eingebaut wird und über eine SPI-Schnittstelle seine Daten zur Verfügung stellt.

Die Aufgabe dieser Arbeit ist es, die notwendige Hardware zu entwickeln und eine Programmbibliothek zu schreiben, die die Daten dem Ansteuersystem zur Verfügung stellt.

Voraussetzung für diese Arbeit sind Grundkenntnisse in der Hardwareentwicklung und Kenntnisse in der Programmiersprache C.

Betreuer: Dr.-Ing. Jörg Honerla (» mail)
Durchwahl: -(9)3374


JH-28: Entwicklung einer Client-Server-Anwendung zur Ansteuerung von Schrittmotoren mit einem Raspberry PI Rechners
(in Bearbeitung)

Bachelorarbeit

In der voraussichtlich im WS 2019/20 in Kraft tretenden neuen Prüfungsordnung für den Bachelor-Studiengang Elektrotechnik und Informationstechnik soll im ersten Semester ein "Workshop" in das Curriculum integriert werden, in dem die Studierenden kleine praktische Aufgaben kennen lernen sollen.

Das Fachgebiet ETS möchte als Aufgabe für die Studierenden die Ansteuerung eines Schrittmotors über eine WLAN-Verbindung zur Verfügung stellen. Da von die Studierenden im ersten Semester noch keine vertieften Programmierkenntnisse erwartet werden können, sollen im Rahmen dieser Bachelorarbeit die notwendige Hardware in eine nutzbare Fassung gebracht werden und die Software als Serveranwendung geschrieben werden.

Voraussetzung für diese Arbeit sind Kenntnisse in der Programmiersprache C.

Betreuer: Dr.-Ing. Jörg Honerla (» mail)
Durchwahl: -(9)3374


FR-05: Entwicklung eines Rahmenantennensystems in Anlehnung an CISPR 16-1-4:2013-05 für den mobilen Einsatz bei Messungen von gestrahlten Störaussendungen im Frequenzbereich von 9 kHz bis 30 MHz

Masterarbeit

Bei der Messung von gestrahlten Störaussendungen am Aufstellungsort von großen elektrischen Anlagen ist das Messverfahren gemäß der europäischen Norm CISPR 16-2-3 vorgeschrieben. Diese beschreibt, dass bei beliebiger Anordnung der Leiterstrukturen die Bestimmung der Störfeldstärke mittels einer magnetischen Rahmenantenne durch drei orthogonal aufeinander stehenden Einzelmessungen und der anschließenden Bildung der geometrischen Summe aus diesen Messungen bestimmt wird. Bedingt durch den zeitlichen Versatz der einzelnen Messungen kann es zu geänderten Umgebungsbedingungen im Umfeld der betrachteten Anlage kommen.

Um die Zeit zwischen zwei Messpunkten zu verkürzen, welche primär durch die Ausrichtung der Antenne bestimmt ist, soll im Rahmen dieser Masterarbeit ein Rahmenantennensystem in Anlehnung an CISPR 16-1-4:2013-05 entwickelt werden.

Betreuer: Markus Franke, M.Sc. (» mail)
Durchwahl: -3371


FR-04: Untersuchung zur Möglichkeit der geometrischen Skalierung der elektromagnetischen Felder von ausgedehnten Leiterstrukturen

Masterarbeit

Im Kontext der elektromagnetischen Verträglichkeit müssen auch energietechnische Anlagen wie Freileitungen, Schaltfelder o.ä. normative Vorgaben erfüllen. Zur Abschätzung der elektromagnetischen Felder um eine entsprechende Anlage herum werden derzeit Feldsimulationsprogramme verschiedenster Art genutzt. Bedingt durch die großen Ausmaße solcher Anlagen sind genaue Simulationen, aufgrund der hohen benötigten Rechnerleistung, oft nicht oder nur eingeschränkt möglich.

Im Rahmen dieser Masterarbeit soll versucht werden ein Konzept zu entwickeln und zu realisieren, mit Hilfe wessen die Abstrahlcharakteristik eines großen ausgedehnten Leiters in kleinerem Maßstab nachgebildet werden kann. Zur Verifikation soll dieses Konzept mit den Ergebnissen entsprechender Feldsimulationsprogramme, sowie eventuell vorhandenen realen Messdaten verglichen werden.

Betreuer: Markus Franke, M.Sc. (» mail)
Durchwahl: -3371


FR-03: Entwicklung eines Algorithmus zur Ortung breitbandiger, gestrahlter Störquellen basierend auf in-situ-Einzelmessungen in großen elektrischen Anlagen

Masterarbeit

Durch schlechte Kontaktierung metallischer Verbindungen oder über die Zeit andauernde Korrosion können elektrisch leitende Verbindungen isolierende Teilstücke aufweisen. In Bereichen mit Hoch- oder Höchstspannung – wie beispielsweise Schaltanlagen – treten an diesen Stellen Funkenentladungen auf. Diese Funkenentladungen erzeugen ein breitbandiges Spektrum bis in den hohen dreistelligen MHz-Bereich. Je nach Intensität können Funkdienste im Umfeld einer solchen Anlage durch die gestrahlten Emissionen gestört werden. Zur Lokalisation der Störquellen werden derzeit mehrere in-situ-Einzelmessungen mit einer bikonischen Antenne durchgeführt, um iterativ den Ursprung der Störquelle eingrenzen zu können.

Im Rahmen dieser Masterarbeit soll ein Algorithmus entwickelt werden, mit Hilfe wessen der Ursprung einer breitbandigen Störquelle anhand weniger in-situ-Einzelmessungen bestimmt werden kann. Die Verifizierung des Algorithmus soll zunächst anhand simulatorisch gewonnener Daten durchgeführt und anschließend auf ein Beispiel aus der Praxis angewandt werden.

Betreuer: Markus Franke, M.Sc. (» mail)
Durchwahl: -3371


DK-05: Fehleranalyse und -behebung an einem Lötofen für kleine Platinen
(in Bearbeitung)

Projektarbeit

In einer abgeschlossenen Projektarbeit wurde ein Lötofen für kleine Platinen entwickelt, welcher mit einem Arduino gesteuert wird. Für den Lötprozess fährt der Arduino im Ofen ein vorgegebenes Temperaturprofil ab, welches anpassbar ist. Geregelt wird die Temperatur im Ofen, gemessen mit einem Thermofühler, das Stellglied ist ein Halbleiterschalter in der Zuleitung der Heizspiralen.

Im Rahmen dieser Arbeit soll der aktuell noch vorhandene Fehler im System lokalisiert und behoben derden. Der Fehler äußert sich in einer verbrannten Platine. Bei den laut Temperaturfühlern im Innenraum des Ofen herrschenden Temperaturen sollte das Platinenmaterial laut Datenblatt jedoch noch keinen Schaden nehmen. Es ist zu ermitteln, woher die augenscheinlicher Temperaturdifferenz her rührt.

Betreuer: Daniel Ketel, M.Sc. (» mail)
Durchwahl: -3789


DK-04: Entwicklung und Fertigung von Sensoren zur Messung von Teilentladung und deren räumlichen Ortung innerhalb eines geschlossenen Raumes

Bachelor- oder Masterarbeit

Für die Typprüfung von Hochspannungsgeräten wird in der Regel eine sogenannte Teilenetladungsprüfung gefordert. Diese soll sicherstellen, dass die im Betrieb im Gerät auftretenden Teilentladungen ein bestimmtes Maß nicht überschreiten. Um diese Prüfung erfolgreich durchzuführen, muss das durchführende Labor nachweisen, dass der für die Prüfung genutzte Aufbau teilentladungsfrei ist. Treten bei der Prüfunk keinerlei Entladungen auf, so sind die Teilentladungen wahrscheinlich sowohl in Prüfling als auch in Aufbau unter dem geforderten Pegel. Werden jedoch Teilentladungen gemessen kann anhand des Messung nicht immer zweifelsfrei festgestellt werden, wo diese Teilentladungen ihren Ursprung haben. Teilentladungen im Aufbau treten häufig als Coronaentladungen auf, daher können diese mit geeigneten Antennen eingefangen und gemessen werden.

Im Rahmen diese Abschlussarbeit soll eine geeignete Antennenform für die Messung bestimmt werden und mit dieser Antenne ein Sensor(netzwerk) entwickelt und aufgebaut werden, welches prinzipiell in der Lage ist die Coronaentladungen zu orten. Der Umfang der Arbeit kann an Situation und Wissen des Kandidaten angepasst werden.

Betreuer: Daniel Ketel, M.Sc. (» mail)
Durchwahl: -3789


DK-03: Theoretische und simulatorische Untersuchung eines Generators für Hochspannungs-Turn-to-Turn-Prüfungen gemäß IEC 60076-6 unter berücksichtigung von parasitären und hochfrequenten Effekten
(in Bearbeitung)

Masterarbeit

Nicht in Öl immersierte Hochspannungsinduktivitäten müssen vor ihrer Auslieferung erfolgreich eine sogenannte Turn-to-Turn-Prüfung gemäß der internationalen Norm IEC 60076-6 durchlaufen. In deren Anhang E ist ein exemplarischer Aufbau für einen hierfür geeigneten Generator dargestellt. Kommerziell erhältliche Generatoren sind nach diesem Ersatzschaltbild aufgebaut. In der Praxis kommt es jedoch häufig zu Defekten einzelner Komponenten der Anlage, obwohl die Komponenten augenscheinlich innerhalb ihrer Spezifikationen eingesetzt werden. Daher liegt der Schluss nahe, dass innerhalb der Anlage während des Betriebs unerwünschte Vorgänge von statten gehen, welche dazu führen, dass einzelne Komponenten über ihre augenscheinliche Belastung hinaus belastet werden.

Im Rahmen dieser Abschlussarbeit soll daher eine theoretische und simulatorische Untersuchung der Anlage und deren Betrieb stattfinden. Diese Untersuchung sollte eventuelle parasitäre und hochfrequente Effekte berücksichtigen. Durch diese Untersuchung soll eine mögliche Quelle für die häufigen Defekte einzelner Komponenten der Anlage ermittelt werden. Die erfolgreiche Teilnahme an den Prüfungen "Leistungselektronik" und "Grundlagen der Hochspannungtechnik" wird empfohlen, ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Ferner können Kenntnisse in "Betriebsmittel der Hochspannungstechnik" von Nutzen sein.

Betreuer: Daniel Ketel, M.Sc. (» mail)
Durchwahl: -3789


DK-02: Leistungselektronisches Netzteil zur Versorgung eines IGBT-Stracks in einem Hochfrequenzhochspannungsschalter

Masterarbeit

Um die Frequenzantwort von einem Gerät zu bestimmen kann es am seinem Eingang mit einem Einheitssprung beaufschlagt werden. Die Reaktion des Gerätes an dessen Ausgang wird Sprungantwort genannt und dient der Charakterisierung dieses Gerätes. Für Hochspannungsgeräte ist es sinnvoll, einen möglichst hohen Pegel für das Sprungantwortsignal zu nutzen. Hierfür wurde ein leistungselektronischer Schalter entwickelt, welcher einen Einheitssprung mit bis zu 30 kV und einer Anstiegs-/Abfallzeit von einigen ns erzeugen kann. Der zum Schalten genutzte IGBT-Stack, viel mehr dessen Treiber, müssen jedoch auch mit ausreichend Energie versorgt werden.

Im Rahmen dieser Masterarbeit soll hierfür ein leistungselektronisches Netzteil entwickelt werden. Konstruktions- und funktionsbedingt ist es nicht möglich, zwischen Treiber und IGBT eine galvanische Entkopplung einzufügen. Daher müssen die einzelnen Vorsorgungsschienen der Treiber im Netzteil die galvanische Entkopplung von Netzteil und Treiber sicherstellen.

Betreuer: Daniel Ketel, M.Sc. (» mail)
Durchwahl: -3789


DK-01: Leistungselektronische Versorgung von Heiztransformatoren für Energiekabelprüfungen
(in Bearbeitung)

Bachelor- oder Masterarbeit

Für Kabelprüfungen nach internationalen Normen an Energiekabeln müssen sogenannte Heizwechselprüfungen durchgeführt werden. Während diesen Prüfungen werden die Energiekabel mit einem hohen Strom (> 1 kA) belastet. Dieser wird mit Heiztransformatoren in das Kabel eingeprägt, die Steuerung der Stromamplitude erfolgt über einen dem Heiztransformator vorgeschalteten Stelltransformator.

Im Rahmen dieser Abschlussarbeit sollen diese Stelltransformatoren durch eine geeignete leistungselektronische Schaltung ersetzt werden. Nach Möglichkeit sollte diese Schaltung durch einen Mikrokontroller gesteuert werden, welcher über externe Schnittstellen (z.B. RS232 oder Ethernet) gesteuert werden kann. Der Umfang der Arbeit ist an die jeweiligen Vorgaben und Kenntnisse anpassbar. Das erfolgreiche Absolvieren der Prüfung "Leistungselektronik" wird empfohlen.

Betreuer: Daniel Ketel, M.Sc. (» mail)
Durchwahl: -3789


ST-01: Entwicklung einer mobilen und steuerbaren Last für EMV-Prüfungen des Antribstrags eines Elektrofahrzeuges
(in Bearbeitung)

Masterarbeit

In deiser Arbeit soll eine steuerbare Vorrichtung zum Testen des elektrischen Antriebs eines Elektrofahrzeuges entwickelt werden. Entwickelte Lösung soll emissionsfrei oder emissionsarm sein und unterschiedliche Belastungen des E-Motors erlauben. Am Ende die Vorrichtung soll nach CISPR25 getesten werden.

Betreuer: Sergii Tsiapenko, M.Sc. (» mail)
Durchwahl: -3377


FR-02: Entwicklung einer variablen Ansteuerungseinheit für IGBTs
(in Bearbeitung)

Projekt-, Bachelor- oder Masterarbeit

Bauteile der Leistungselektronik gewinnen im industriellen Alltag zunehmend an Bedeutung. Um das grundlegende Verhalten und spezifische Kenngrößen von IGBTs besser vermitteln zu können, wird für das Leistungselektronikpraktikum eine variable Ansteuereinheit benötigt.

Der Umfang der Arbeit ist an die jeweiligen Vorgaben (Projekt-, Bachelor-, Masterarbeit) anpassbar.

Betreuer: Markus Franke, M.Sc. (» mail)
Durchwahl: -3371


FR-01: Charakterisierung des Störspektrums von Multilevel-Convertern im Frequenzbereich von 9 kHz bis 30 MHz, sowie deren Übertragung zwischen verschiedenen Spannungsebenen

Masterarbeit

Die in modernen Frequenzumrichtern eingebauten Halbleiterschalter besitzen, um die Verlustleistung des Schaltvorgangs möglichst gering zu halten, sehr steile Schaltflanken. Dadurch bedingt, tritt neben der gewünschten Netzfrequenz ein breites Spektrum an unerwünschten Frequenzen auf, welche sich unter anderem auf den Leitungen in das angeschlossene Netz ausbreiten. Diese unerwünschten Frequenzen können bis in einen Bereich von mehreren Megahertz hinaufreichen.

Im Rahmen dieser Abschlussarbeit soll daher das Störspektrum Multilevel-Convertern zunächst in einer Simulation mit einem entsprechenden Modell nachgebildet werden. Anschließend sollen das Störspektrum und die dazugehörige Ausbreitung hinsichtlich ihres Verhaltens in einem Dreiphasensystem im Allgemeinen charakterisiert werden. Optional soll darauf aufbauend untersucht werden, inwiefern das charakterisierte Störspektrum von gängigen, in Energienetzen eingebauten, Transformatoren übertragen wird.

Betreuer: Markus Franke, M.Sc. (» mail)
Durchwahl: -3371


JH-25: Untersuchung des Einflusses hoher elektrischer und magnetischer Felder auf Thermofühler
(in Bearbeitung)

Bachelorarbeit

Bei Erwärmungsprüfungen, die mit hohen Strömen durchgeführt werden, sind die Thermofühler, die zur Temperaturmessung auf der Oberfläche der Prüflinge angebracht sind, ggf. hohen elektrischen und magnetischen Feldern ausgesetzt.

Im Rahmen dieser Arbeit sollen verschiedene Messsysteme auf ihre Empfindlichkeit auf solche Einflüsse systematisch untersucht werden unf ggf. Abhilfemaßnahmen vorgeschlagen und ihre Wirksamkeit untersucht werden.

Betreuer: Dr.-Ing. Jörg Honerla (» mail)
Durchwahl: -3374


JH-22: Entwicklung und Implementierung eines Verfahrens zur Kompensation höherer Harmonischer in einer leistungselektronische Versorgung für Hochspannungstrafos
(zur Zeit nicht zu vergeben)

Masterarbeit

In der ETS wurde eine leistungselektronische Ansteuerung entwickelt, die es erlaubt, einen Hochspannungstransformator mit Spannungen verschiedener Frequenzen und Spannungsformen anzusteuern.

Im Rahmen dieser Masterarbeit soll ein System entwickelt werden, dass es ermöglicht, die durch die Nichtlinearitäten des Hcohspannungstransformators entstandenen höheren Harmonischen zu messen und durch eine gezielte Änderung der eingespeisten Spannungsform zu minimieren.

Kenntnisse in der Prgrammiersprache C sind zur Durchführung der Arbeit notwendig.

Betreuer: Dr.-Ing. Jörg Honerla (» mail)
Durchwahl: -3374


JH-21: Entwicklung eines Ansteuerprogrammes für eine leistungselektronische Versorgung für Hochspannungstrafos
(zur Zeit nicht zu vergeben)

Bachelorarbeit

In der ETS wurde eine leistungsleketronische Ansteuerung entwickelt, die es erlaubt, einen Hochspannungstransformator mit Spannungen verschiedener Frequenzen und Spannungsformen anzusteuern.

Dieses System, das bisher über eine direkte Eingabe von Steuerbefehlen über eine Tastatur angesprochen wird, soll im Rahmen dieser Arbeit mit einer graphischen Benutzeroberfläche versehen werden, die den Steuereinschüben der Hochspannungsprüffelder nachempfunden ist.

Betreuer: Dr.-Ing. Jörg Honerla (» mail)
Durchwahl: -3374


JH-09: Analyse der Steuer- und Regelalgorithmen einer Stoßspannungsanlage
(In Bearbeitung)

Bachelorarbeit

Die vorhandenen, auf Basis von Analogschaltungen arbeitenden Regelalgorithmen einer Stoßspannungsanlage sollen analysiert und Möglichkeiten zur Umstellung auf eine PC- oder SPS-Steuerung untersucht werden.

Betreuer: Dr.-Ing. Jörg Honerla (» mail)
Durchwahl: -93374


JH-02: Entwicklung eines Stoßimpulsanzeigegerätes

Bachelorarbeit, Masterarbeit

Für die Versuchsfelder im Praktikumslabor soll eine Messschaltung entwickelt und aufgebaut werden, die die Amplitude eines Stoßimpulses misst und zur Auswertung einem mit einer geringen Abtastrate arbeitende PC-System zur Verfügung stellt. Der Umfang der Arbeit kann dem Typ der Arbeit angepasst werden.

Kenntnisse im Bereich elektronischer Schaltungen zur für diese Arbeit Voraussetzung.

Stichworte. Elektronik, Messewerterfassung

Betreuer: J. Honerla (» mail)
Durchwahl: -93374