Bachelorarbeiten

offene Themen

ausgegebene Themen

Herstellung und Charakterisierung von Eisenpulver/Kunstharz-Kompositkernen für den Einsatz in elektrischen Maschinen

Zur Reduzierung der Wirbelstromverluste werden die Kerne elektromagnetischer Energiewandler aus isolierten Blechen geschichtet aufgebaut. Eine weitere Reduktion der elektrischen Eigenschaften ist mit der Verwendung von Ferrit- oder Eisenpulvermaterialien möglich. Diese Materialien weisen jedoch auch verminderte magnetische Eigenschaften auf wodurch sie typischerweise für Hochfrequenzanwendungen und Filter zum Einsatz kommen. Maßgeblich für die Permeabilität eines Eisenpulver-Kerns ist der Anteil an nicht-magnetischem Material, der aufgrund der seriellen Einwirkung in die Gesamtreluktanz des Materials zu einer enormen Permeabilitätsreduktion führt.
Ziel der Arbeit ist es, Magnetkerne mit unterschiedlichen Zusammensetzungen herzustellen und zu charakterisieren. Es soll untersucht werden, wie sich eine Magnetisierung während der Aushärtung des Kunstharzes auf die magnetischen Eigenschaften auswirkt und wie diese ggf. für die Herstellung eines Elektromotors umgesetzt werden kann. Schlussendlich ist eine Bewertung dieser Materialien für den Einsatz in elektrischen Maschinen anzufertigen.

 

Auskunft und Betreuung: M.Sc. Philipp-Sisterhenn

BA 137

Realisation von Modulationsverfahren mit virtuellem Zwischenkreis für einen klassischen Matrixumrichter

Matrixumrichter sind selbstgeführte Direktumrichter, die bis auf ein Netzfilter ohne reaktive Bauelemente auskommen. Für die klassische Variante des Matrixumrichters bestehend aus 9 bidirektionalen Schaltern existiert ein Modell in der Simulationsumgebung PLECS. Hierfür sollen die Modulationsverfahren mit „virtuellem Zwischenkreis“ in C-Code realisiert werden, damit sie für spätere Vergleiche zur Verfügung stehen. Die Anforderungen im Überblick:

  • Ersetzen oder Verändern der Blöcke „Modulation Strategy“ und „Commutation Strategy“
  • Erstellen geeigneter Simulationsläufe, welche die richtige Funktionsweise belegen
  • Optimieren des Codes (z. B. Vermeiden vieler trigonometrischer Funktionen)
  • Demonstration einiger ausgewählter Betriebspunkte
  • Kommentation und Dokumentation des Codes

 

Auskunft und Betreuung: Dr.-Ing. Jens Igney

BA 136

Vergleich und Aufbau verschiedener Sensoren zur messtechnischen Erfassung magnetischer Felder

Bei mehrdimensionalen Messvorrichtung zur Ermittlung der Drehmagnetisierungsverluste im Elektroblech können die magnetischen Feldstärke und Flussdichte nicht auf die konventionelle Art nach DIN-NORM messtechnisch bestimmt werden. Dies ist auf den Luftspalt zwischen Probe und Magnetisierungseinrichtung und den teilweise inhomogenen Verlauf der Felder zurückzuführen. Deswegen werden spezielle Sensoren (H-Feld: H-Spule gewickelt/PCB-Print/Flexible Leiterplatte; B-Spule: Durchgangswicklung/Nadelsonde) eingesetzt, die direkt auf der Elektroblechprobe platziert werden. Ziel dieser Arbeit ist es zunächst durch eine Literaturrecherche einen Einblick in die Thematik zu gewinnen und anschließend mit EAGLE H-Feld-Sensoren zu entwerfen. Zudem ist eine FEMM-Simulation notwendig um den homogenen Bereich der Elektroblechprobe zu ermitteln. Anschließend sollen die Sensoren hergestellt und in einer Testumgebung in MATLAB (Ansteuerungsskripte sind bereits vorhanden) validiert werden. Die Arbeit soll mit einer Bewertung der Sensoren für die Tauglichkeit zur Erfassung magnetischer Felder abgerundet werden. Eine kritische Auseinandersetzung mit Messfehlern wäre wünschenswert.

 

Auskunft und Betreuung: M.Sc. Veronika Solovieva

BA 133

abgeschlossen Themen

Realisation der Modulationsverfahren von Alesina und Venturini in C-Code

Matrixumrichter sind selbstgeführte Direktumrichter, die bis auf ein Netzfilter ohne reaktive Bauelemente auskommen. Für die klassische Variante des Matrixumrichters bestehend aus 9 bidirektionalen Schaltern existiert ein Modell in der Simulationsumgebung PLECS. Hierfür sollen die historischen Modulationsverfahren von Alesina und Venturini in C-Code realisiert werden, damit sie für spätere Vergleiche zur Verfügung stehen. Die Anforderungen im Überblick:

  • Ersetzen oder Verändern der Blöcke „Modulation Strategy“ und „Commutation Strategy“
  • Erstellen geeigneter Simulationsläufe, welche die richtige Funktionsweise belegen
  • Optimieren des Codes (z. B. Vermeiden vieler trigonometrischer Funktionen)
  • Demonstration einiger ausgewählter Betriebspunkte
  • Kommentation und Dokumentation des Codes

 

Auskunft und Betreuung: Dr.-Ing. Jens Igney

BA 135

Parameteridentifikation für ein erweitertes Ersatzschaltbild einer permanenterregten Gleichstrommaschine kleiner Leistung

Bei Gleichstrommaschinen kleiner Leistung mit Graphitbürsten hat das Leitverhalten des Kommutators einen großen Einfluss auf das Betriebsverhalten der Maschine. Besonders deutlich wird dieser Einfluss in Betriebspunkten mit geringer Spannung und geringem Strom. Für diese Betriebspunkte hat es den Anschein, dass Drehmoment- und Drehzahlkonstante nicht mehr konstant sind, was auf eine Änderung des Kontaktwiderstandes zurückzuführen ist.
In dieser Arbeit soll das Ersatzschaltbild der permanenterregten Gleichstrommaschine um weitere zum Teil lastabhängige Widerstände erweitert werden, mit dem Ziel das Betriebsverhalten der Maschine auch für geringe Ströme und Spannungen zuverlässig simulieren zu können.
Für die Parameteridentifikation des entwickelten Ersatzschaltbildes soll mit Hilfe der Software FreeCAD ein Prüfstand entworfen und mit dem 3D-Drucker realisiert werden. Als Prüflinge stehen zwei Maschinen gleicher Baugröße zur Verfügung, von denen die eine über Graphitbürsten, die andere über Metallbürsten verfügt. Durch vergleichende Messungen soll der Unterschied zwischen den beiden Kommutatoren herausgearbeitet und durch Identifikation geeigneter Widerstandsparameter in der Simulation erfasst werden.

 

Auskunft und Betreuung: M.Sc. Johannes Wagner

BA 134

Ermittlung der Betriebskennlinie mit der geringsten Drehmomentwelligkeit einer elektrischen Maschine

Bei der MTPA-Regelung (Maximum Torque per Ampere) handelt es sich um eine Betriebsstrategie für elektrische Maschinen, bei der im Grunddrehzahlbereich mit dem geringsten Gesamtstrom ein gewünschtes Drehmoment erzeugt werden soll. Ziel dieses Verfahrens ist die Minimierung von Kupferverlusten in der Statorwicklung. Allerdings ist nicht bekannt, ob die MTPA-Kennlinie einer elektrischen Maschine auch die Kennlinie mit der kleinsten Drehmomentwelligkeit für den entsprechenden Betriebspunkt ist.
Dies soll Gegenstand der Arbeit sein, indem durch Simulation mit Hilfe eines FEM-Programmes zum einen die MTPA-Kennlinie der elektrischen Maschine ermittelt und zum anderen die Kennlinie mit der geringsten Drehmomentwelligkeit bestimmt wird. Anhand der Ergebnisse aus der FEM-Simulation soll anschließend eine Aussage über mögliche Betriebsstrategien in Abhängigkeit der Kennlinien getroffen werden.

 

Auskunft und Betreuung: M.Sc. Karsten Knörzer

BA 132

Mathematical Modelling and Developing a 3D (Three-Dimensional) Trajectory Planning Application of a 3DOF (Degrees of Freedom) Robot Arm Manipulator

In the problem of the trajectory planning for the end-effector of the 3DOF robot arm manipulator the constraints on the velocity, acceleration and jerk are unneglectable. For this aim, the trapezoidal trajectory planning method will be implemented in each joint of the robot at its joint space. To transmit the joint space motion to the work space motion of the end effector the mathematical modelling of the 3DOF anthropomorphic robot arm manipulator will be gained and the forward and inverse kinematics and dynamics of the robot will be obtained.
On the other hand, it is desired that the end-effector of the robot’s arm follows a certain circle shaped trajectory in the 3D work space under the above mentioned constraints. The rigid body model of the manipulator will be designed and set up using a graphically oriented computer-aided platform such as Siemens NX or Solidworks. The generated CAD model format will be imported into the simulation interface which is MATLAB/Simulink and then the gained parameters for the trajectory planning will be implemented to the rigid body. At the end, it is desired to program a MATLAB application which executes the manipulator to plan/track a trajectory by giving the desired values of initial and final position, the maximum velocity, acceleration and jerk manually.

 

Auskunft und Betreuung: M.Sc. Sara Hosseini

BA 131

Modelling and Control of Two Degrees of Freedom (2DOF) Planar Robot Arm

The control problem for robot manipulators is the problem of determining the time history of joint inputs required to cause the end-effector to execute the commanded motion. The inputs of the actuator can be the voltage inputs to the motors or joint torques and forces. The commanded motion is specified either as a sequence of end-effector positions and orientations, or as continuous path. The classical control techniques such as P, PD, PI and PID controllers will be applied in this work to control the manipulator signals. It is desired that the output of the end-effector of the robot, track the input reference signals with a low overshoot, satisfying steady-state error and transient response. Thereupon, at first the linear open loop control for a desired torque and motion parameters namely, position, velocity and acceleration of each joint will be investigated following the closed loop control of the 2DOF robot arm manipulator. The forward and inverse kinematics and dynamics of the manipulator will be examined and inverse dynamics control/joint control will be utilized in order to do the trajectory tracking. The Euler-Lagrange dynamic modelling method will be used for this purpose and the simulations will be done in MATLAB/Simulink programming infrastructure.

 

Auskunft und Betreuung: M.Sc. Sara Hosseini

BA 130

Konzeption und Aufbau eines grundlegenden Versuchs zur Darstellung elektrischer Wellenspannungen bei rotierenden elektrischen Maschinen

Bei elektrischen Maschinen ergeben sich oft sogenannte Lagerströme. Deren Ursache ist in auftretenden Potentialdifferenzen zwischen der Rotorwelle und dem Gehäuse der elektrischen Maschine zu suchen. Diese Potentialdifferenzen können zum einen durch elektromagnetische Asymmetrien im Aufbau des Stators entstehen, zum anderen aber auch durch die bei umrichtergespeisten Maschinen auftretenden Spannungspulsmuster an den Klemmen der Maschine verursacht werden.
Ziel der Arbeit ist es, einen Versuchsaufbau zu konzipieren und aufzubauen, der die Messung der Wellenspannungen bei rotierenden elektrischen Maschinen zur Ermittlung der grundsätzlichen Ursachen ermöglicht. Dazu können Vereinfachungen im Aufbau getroffen werden, die eine separate Betrachtung der unterschiedlichen Einflussgrößen ermöglicht. Wünschenswert wäre die Realisierung einer Spannungsmessung sowohl entlang und auf der Rotorwelle als auch zwischen der Rotorwelle und den nachgebildeten Gehäuseteilen. Der Aufbau des Versuchs und die Ergebnisse der Messungen sollen ausführlich dokumentiert werden.

 

Auskunft und Betreuung: Prof. Dr.-Ing. Ingo Hahn

BA 129

Berechnung von magnetischen Feldverläufen mit Hilfe konformer Abbildungen

Konforme Abbildungen finden in einer Vielzahl technischer Gebiete Anwendung. Es handelt sich dabei um die komplexwertige Transformation eines beliebigen geometrischen Körpers in dessen winkeltreue Abbildung. Das bekannteste Beispiel für die Anwendung konformer Abbildungen ist vermutlich die Berechnung von Flugtragflächen und die zugehörige Darstellung von Stromlinienfeldern.
Im Bereich des Magnetismus kann die konforme Abbildung für die Berechnung und Darstellung von magnetischen Feldern angewendet werden. Speziell für die Auslegung elektrischer Maschinen kann damit die Verzerrung des magnetischen Feldes im Maschinenluftspalt unter Berücksichtigung der Nutung der Eisenpakete betrachtet werden. Ziel dieser Arbeit ist die theoretische Aufbereitung sowie die programmatische Erprobung der Methodik konformer Abbildungen für beliebige geometrische Körper mit dem Programm Matlab. Abschließend soll der Übergang zur Feldberechnung im Luftspalt einer elektrischen Maschine gefunden werden.
Eine Aufbereitung des entstehenden Programmcodes in Form einer Toolbox wäre wünschenswert.

 

Auskunft und Betreuung: M.Sc. Matthias Stiller

BA 128

Analyse des Geräusch- und Vibrationsverhaltens einer permanenterregten Synchronmaschine mit kurzgeschlossener Rotorwicklung

Das akustische Verhalten einer elektrischen Maschine wird nicht nur durch ihren mechanischen Aufbau, sondern auch durch Form und Frequenz der eingeprägten Strom- und Spannungssignale beeinflusst.
In dieser Arbeit sollen mehrere, von einer PMSM ohne und mit kurzgeschlossenen Rotorwicklungen unter Testsignaleinprägung stammende, Messreihen analysiert und auf Unterschiede sowie signifikante Einflussgrößen untersucht werden. Hierbei soll zwischen dem Betrieb mit und ohne Testsignal sowie zwischen den beiden Varianten mit und ohne Kurzschlusswicklung unterschieden werden.
Die Herausforderung bei der Bewertung der einzelnen Messreihen besteht darin, dass der Maschinensatz insgesamt ein sehr veränderliches Geräuschverhalten aufweist, weshalb für jede Betriebsvariante zunächst Charakteristika ermittelt bzw. festgelegt werden müssen.
Für die Analyse der Signale sollen neben der Betrachtung des Schalldruckpegels und der klassischen Fourier-Analyse noch zwei weitere Verfahren durch Studium der Literatur selbstständig ausgewählt werden.
Die Ansteuerung der entwickelten Auswerteverfahren über eine Matlab-App wäre wünschenswert.

 

Auskunft und Betreuung: M.Sc. Johannes Wagner, M.Sc. Christoph Hittinger

BA 123

Analyse des Geräusch- und Vibrationsverhaltens einer Synchronreluktanzmaschine

Das akustische Verhalten einer elektrischen Maschine wird durch ihren mechanischen Aufbau in Kombina-tion mit den eingeprägten Strom- und Spannungsverläufen charakterisiert.
In dieser Arbeit sollen mehrere Messreihen analysiert und auf Unterschiede sowie signifikante Einflussgrö-ßen hin untersucht werden. Sie stammen von einer Synchronreluktanzmaschine mit und ohne Testsignalein-prägung.
Es soll eine Bewertung der einzelnen Messreihen erfolgen, die markante Unterschiede herausarbeitet und das subjektive Geräuschempfinden des menschlichen Gehörs normgerecht mitberücksichtigt.
Für die Analyse der Signale sollen neben der Betrachtung des Schalldruckpegels und der klassischen Fourier-Analyse auch das Leistungsdichtespektrum herangezogen werden.
Als Ergebnis der Arbeit soll ein parametrierbares Skript zur Auswertung der Messreihen entstehen.

 

Auskunft und Betreuung: M.Sc. Johannes Wagner, M.Sc. Martha Bugsch

BA 127

Archiv abgeschlossene Themen

Methoden der Linearisierung des klassischen Matrixumrichters

Kommutierungsstrategien des klassischen Matrixumrichters

Entwurf und Realisierung eines Aufbaus zur Messung des Übergangswiderstandes von Graphit-Kupfer-Kontakten unter definierten Bedingungen

Energy Efficient Motion Planning for a Single-axis drive

Einfluss der geometrischen Parameter von Ringkernproben auf die magnetischen Eigenschaften von Elektroblech

Entwicklung und Anwendung von optimaler Prüfszenarien zur Bestimmung der Systemeffizienz von Umrichter-Motor Systemen mit schnellschaltenden GaN-Schaltern

Literaturstudie zu verfügbaren Temperatur-Messmethoden in der Leistungselektronik

Grundlegende Untersuchungen zur Modellierung des Leitverhaltens von Graphit-Metall-Kontakten

Vergleich von Hochlaufverfahren für verschiedene Maschinentypen

Elektromagnetische Auslegung eines Rotors mit integrierten Permanentmagneten für Anwendungen mit lagegeberloser Regelung

Anwendung von multikriteriellen evolutionärer Optimierungsalgorithmen auf elektrische Maschinen

Anwendung der Wavelet-Transformation zur Analyse von Vibrations- und Geräuschsignalen elektrischer Maschinen

Erstellung eines akustischen Fingerabdruckes für elektrische Maschinen

Vermessen einer Brushless DC Maschine für RC Fahrzeuge

Signal-based fault detection in IGBTs

Vergleich der elektromagnetischen Simulation einer zur lagegeberlosen Regelung geeigneten permanenterregten Synchronmaschine mittels Matlab PDE-Solver und FEMM

Fault diagnosis in electrical machines using Fault Tree Analysis (FTA)

Grundlegende Untersuchungen zur modellbasierten Fehlererkennung in elektrischen Maschinen

Aufbau und Inbetriebnahme eines Anisometers zur Bestimmung der magnetischen Eigenschaften anisotroper Elektrobleche

Mixed-Signal-Steuerungs-Baugruppe für ein Transistorsteller-Experimentier-Feld

Leistungshalbleiter-Baugruppen für ein Transistorsteller-Experimentier-Feld

Analyse und optimale Auslegung einer Ladungspumpe

Vergleich eines analytischen Modells zur Kraftberechnung mit einer Finite-Elemente-Rechnung

Vergleich verschiedener Algorithmen zur multikriteriellen Optimierung nichtlinearer Probleme

Entwurf, Aufbau und Inbetriebnahme einer Schrittmotorsteuerung und einer Berührungssensorik für den Versuch „Heißer Draht“

 

 

Die hier aufgeführten Themen stellen immer nur einen Ausschnitt der möglichen Arbeitsgebiete dar, für genauere Informationen wenden Sie sich an uns. Wir können natürlich die Themen nach Ihren eigenen Wünschen und Voraussetzungen modifizieren.