Institute of Electrical Power Transmission

Department of Electrical Engineering

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Eine Auswahl von Themen für Projekt-, Bachelor- und Masterarbeiten aus dem Bereich der Hochspannungstechnik

Für Themen aus den Bereichen EMV, E-Mobilty oder Smart Grids fragen sie die entsprechenden Mitarbeiter des Fachgebietes persönlich.


DK-05: Fehleranalyse und -behebung an einem Lötofen für kleine Platinen

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

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

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
(in Bearbeitung)

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. Darauf aufbauend soll untersucht werden, inwiefern das charakterisierte Störspektrum von gängigen, in Energienetzen eingebauten, Transformatoren übertragen wird.

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


JH-27: Entwicklung, Bau und Kalibrierung einer kapazitiven Feldsonde für Linearitätstests an Hochspannungsteilern (in Bearbeitung)

Masterarbeit

Wechsel- und Gleichspannungsteiler werden üblicherweise mit Spannungen von ca. 20 % der Nennspannung kalibriert und anschließend einem Linearitätstest unterzogen. Zur Vereinfachung eines solchen Linearitätstests soll eine Feldsonde/Feldmühle entwickelt werden, die solche Tests über eine Feldmessung anstatt einer Spannungsmessung ermöglicht.

Erfahrungen in der Entwicklung von Analogelektronik sind zwingende Voraussetzung für diese Arbeit.

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


JH-26: Inbetriebnahme und Kalibrierung eines umschaltbaren internen Teilers für ein Hochspannungsmessgerät

Bachelorarbeit

Wechsel- und Gleichspannungsmessungen bei Hochspannung erfordern besondere Auswertealgorithmen, die von preiswerten käuflich zu erwerbenden Messgeräten nicht erfüllt werden. Daher ist eine Eingenentwicklung gestartet worden, die die Hard- und Softwareentwicklung umfasst und die bisher so weit gediehen ist, dass ein praktisch fertiges Gerät als Labormuster existiert.

Aus bisher gewonnenen Erfahrungen soll daher eine Ansteuerplatine entwickelt werden, die als Adapter zwischen dem Eingangssignal (< 150 V) und der AD-Wandlerbox verwendet werden soll. Diese Platine soll die Spannungsversorgung, einen umschaltbaren Verstärker und die Schutzbeschaltung enthalten. Anschließend soll das Gerät mechanisch aufgebaut und am vorgesehenen Einsatzort kalibriert werden.

Erfahrungen im Platinenlayout bzw. die Bereitschaft, diese vorher zu erwerben, sind Voraussetzung für diese Arbeit.

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


JH-25: Untersuchung des Einflusses hoher elektrischer und magnetischer Felder auf Thermofühler

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-23: Entwicklung einer Software zur Automatisierung eines Messplatzes

Bachelorarbeit

In der ETS werden diverse Messplätze mit eigenentwickelten Messsystemen betrieben, die einer regelmäßigen Kontrolle und Kalibrierung unterzogen werden müssen.

Im Rahmen dieser Bachelorarbeit soll eine Software entwickelt werden, mit dem diese Arbeiten automatisiert werden können.

Die Durchführung dieser Arbeit soll in der systemunabhängigen Programmiersprache Tcl/Tk durchgeführt werden, da die zu entwicklende Software in ein vorhandenes System eingebettet werden soll.

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-19: Entwicklung einer Weboberfläche für ein Stoßanalyseprogramm
(in Bearbeitung)

Bachelorarbeit

Zur Simulation von Blitz- und Schaltstoßspannungen besitzt das Fachgebiet ein Programmsystem, das mit einer Weboberfläche versehen ist, die jedoch wegen ihrer Allgemeinheit nur schwer zu bedienen ist.

Das Programm steht unter der Adresse http://vft.ets.uni-due.de zur freien Verfügung.

Daher soll im Rahmen dieser Arbeit eine Oberfläche geschaffen und implementiert werden, die eine einfache Möglichkeit zur Dateneingabe bietet.

Die Aufgabe ist in der Skriptsprache Perl und in HTML durch zu führen.

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


JH-09: Analyse der Steuer- und Regelalgorithmen einer Stoßspannungsanlage

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: -3374


JH-07: Entwicklung eines Auswertealgorithmus für Stoßspannungen nach IEC61083-1

Masterarbeit

Für ein Internet-basiertes Simulationstool für Stoßspannungen solle ein Auswertealgorithmus entwickelt werden, der die Vorgaben der IEC60060-1 erfüllt.

Grundlegende Kenntnisse in der Softwareerstellung in der Programmiersprache C sind Voraussetzung für diese Arbeit.

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


JH-04: Entwicklung eines Online-Berechnungsprogrammes für Leitertemperaturen in einer Kabel-Typprüfung (in Bearbeitung)

Masterarbeit

Bei Typprüfungen von Hochspannungskabeln müssen Erwärmungsverscuhe durchgeführt werden, bei denen Leitertemperaturen festgelegt sind, die jedoch nicht gemessen werden können, da der Leiter auf Hochspannungspotential liegt. Daher werden vorher Dummy-Versuche gemacht, um aus der Schirmtemperatur auf die Leitertemperatur schließen zu können.

Diese Übertragung der Leitertemperatur aus den Dummy-Versuchen funktioniert aber nur bei einfachen Heizverläufen, nicht aber bei z.B. Wiedererwärmungen nach kurzzeitigen Abschaltungen.

Dieses Problem soll daher mit einer Online-Simulation durchgeführt werden, bei der die Eingangsdaten aus den Dummy-Versuchen zur Bestimmung der Parameter verwendet werden und aus den online gemessenen Daten auf die Leitertemperatur geschlossen werden soll.

Die Ausgabe des Programmes soll dann in einem Webbrowser erfolgen. Betriebssystem für das zu schreibende System ist Linux.

Kenntnisse in der Programmiersprache C sind Voraussetzung für diese Arbeit

Betreuer: J. Honerla (joerg.honerla@uni-due.de)
Durchwahl: -3374


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: -3374