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Boost converters suffer from a bandwidth limitation caused by the right-half plane zero (RHPZ), which occurs in the control-to-output transfer function. In contrast, there are many applications that require superior dynamic behavior. Further, size and cost of boost converter systems can be minimized by reduced voltage deviations and fast transient responses in case of large signal load transients. The key idea of the proposed ΔV/Δt-intervention control concept is to adapt the controller output to its new steady state value immediately after a load transient by prediction from known parameters. The concept is implemented in a digital control circuit, consisting of an ASIC in a 110 nm-technology and a Xilinx Spartan-6 field programmable gate array (FPGA). In a boost converter with 3.5V input voltage, 6.3V output voltage, 1.2A load, and 500 kHz switching frequency, the output voltage deviations are 2.8x smaller, scaling down the output capacitor value by the same factor. The recovery times are 2.4x shorter in case of large signal load transients with the proposed concept. The control is widely applicable, as it supports constant switching frequencies and allows for duty cycle and inductor current limitations. It also shows various advantages compared to conventional control and to selected adaptive control concepts.
Externe Ladeinfrastruktur kann rechtskonform aus dem Stromnetz einer öffentlichen Liegenschaft versorgt werden. Bisher war die Vorgabe, die Versorgung über einen eigenen (neuen) Netzanschlusspunkt zu realisieren. Die hier vorgestellte Lösung ist ökologisch, wirtschaftlich und technisch deutlich günstiger und dient als Muster für die weitere Erschließung landeseigenen Parkraums in ganz Baden-Württemberg. Ein virtuelles Kraftwerk ermöglicht den gemeinschaftsdienlichen Betrieb.
This article proposes several modified quasi Z-source dc/dc boost converters. These can achieve soft-switching by using a clamp-switch network comprised of an active switch and a diode in parallel with a capacitor connected across one of the inductors of the Z-source network. In this way, ringing at the transistor switching node is mitigated, and the voltage at the turn-on of the transistor is reduced. Even a zero voltage switching (ZVS) of the main transistor is possible if the capacitor in the clamp-switch network is adequately chosen. The proposed circuit structure and operating mode are described and validated through simulations and measurements on a low-power prototype.
This paper introduces a highly scalable heteromodular origami art technique for constructing 3D framework structures using elementary struts and connectors folded from uncut sheets of standard A4 office paper. The presented technique, named ZEBRA, allows the design of meter-scale architectural objects, such as truss bridges and towers, which are capable of bearing substantial mechanical loads. Moving parts, ranging from simple levers to complete multi-bar linkages, can be integrated into static frameworks using a set of kinematic extensions. An overview is given of how the ZEBRA system can be used to teach university students various theoretical and practical aspects of the engineering sciences in an entertaining and hands-on way.
Für das Gelingen der Wärmewende und des von Klimaschutzminister Robert Habeck eingeforderten Wärmepumpenhochlaufs gilt es mannigfaltige Herausforderungen zu lösen. Welche Chancen in diesem Zusammenhang eine Kombination von Wärmepumpe und Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) eröffnet, wird im folgenden Beitrag erörtert.
Wissen schaffen für klimafreundliche Energietechnik : das Erfolgsgeheimnis der Kraft-Wärme-Kopplung
(2017)
Als hocheffiziente Energieerzeugungstechnologie spielt die KWK eine wichtige Rolle bei der Energiewende und dem Klimaschutz. Gerade für den Gebäudebereich und Unternehmen kann die KWK eine wirtschaftliche und umweltschonende Möglichkeit sein, Strom und Wärme zu erzeugen. Für die Planung, Umsetzung und den Betrieb von KWK-Anlagen werden fachkundige Handwerke und Ingenieure gebraucht. Aus diesem Grund hat das Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft in den Jahren 2015 und 2016 zusammen mit dem Handwerkstag Baden-Württemberg ... den Qualifizierungskurs "Kraft-Wärme-Kopplung - Kompetenz für den Wärme- und Energiemarkt von heute und morgen" durchgeführt... Aufgrund des Erfolges der Seminarreihe wird diese auch 2017 ff. fortgesetzt.
Am Beispiel von zwei Unternehmen mit stark unterschiedlichen Strom- und Wärmebedarfswerten zeigt sich, dass aufgrund einer Amortisationszeit im günstigsten Fall von etwa 2 Jahren der Einsatz von Blockheizkraftwerken in jedem Fall wirtschaftlich lohnenswert ist. Dabei wird deutlich, dass die Auslegung des Blockheizkraftwerkes stark von den Strom- und Wärmebedarfswerten abhängt und dass der Pufferspeicher keinesfalls zu klein ausgelegt werden sollte. Das gute wirtschaftliche Ergebnis gilt bereits für den standardmäßig eingesetzten wärmegeführten Betrieb des Blockheizkraftwerkes, wobei eine intelligente stromoptimierte Steuerung mit Lastspitzenmanagement die Wirtschaftlichkeit weiter verbessert. Grundsätzlich ist darauf zu achten, dass Blockheizkraftwerke auf einen längerfristigen Betrieb ausgelegt sind. Bei jährlichen Betriebszeiten von 4.000 Stunden bis 8.000 Stunden ergibt sich ein Betrieb des Blockheizkraftwerkes über 6 bis 12 Jahre.
Der elektrische Wirkungsgrad stellt eines der wichtigsten Bewertungskriterien für BHKW dar, da über diese Größe ausgedrückt wird, wie viel des Wertproduktes „elektrische Energie“ bezogen auf die eingesetzte oder aufzuwendende Brennstoffenergie produziert werden kann. Ein hoher elektrischer Wirkungsgrad ist somit gleichbedeutend mit hohen Erlösen aus dem Verkauf der erzeugten elektrischen Energie und damit eine grundlegende Voraussetzung für einen wirtschaftlichen Betrieb eines BHKWs. Folglich sind die Hersteller von BHKW bestrebt, den elektrischen Wirkungsgrad ihrer Geräte kontinuierlich zu verbessern und nach oben zu treiben. Dieses Bemühen zeigt sich eindrucksvoll an der Entwicklung der mechanischen Effizienz von Gasmotoren der Firma GE Jenbacher. Während mit Motoren der Baureihe 6 im Leistungsbereich 1,8 – 4,4 MWel im Jahr 1988 eine mechanische Effizienz von 34% erreichbar war, liegt dieser Wert mittlerweile bei etwa 47,5%. Diese enorme Steigerung konnte im Wesentlichen durch eine Erhöhung des mittleren effektiven Zylinderarbeitsdrucks von etwa 10 bar im Jahr 1988 auf derzeit 24 bar erzielt werden. Dabei hilft der Magerbetrieb, der gleichzeitig ein Zurückdrängen der NOx-Emissionen bewirkt, die Klopfgrenze zu höheren Drücken hin zu verschieben. Eine sichere Zündung des Gas-Luft-Gemisches wird durch die Vorkammerzündung erreicht.
Willingness-to-pay for alternative fuel vehicle characteristics : a stated choice study for Germany
(2016)
In the light of European energy efficiency and clean air regulations, as well as an ambitious electric mobility goal of the German government, we examine consumer preferences for alternative fuel vehicles (AFVs) based on a Germany-wide discrete choice experiment among 711 potential car buyers. We estimate consumers’ willingness to-pay and compensating variation (CV) for improvements in vehicle attributes, also taking taste differences in the population into account by applying a latent class model with 6 distinct consumer segments. Our results indicate that about 1/3 of the consumers are oriented towards at least one AFV option, with almost half of them being AFV-affine, showing a high probability of choosing AFVs despite their current shortcomings. Our results suggest that German car buyers’ willingness-to-pay for improvements of the various vehicle attributes varies considerably across consumer groups and that the vehicle features have to meet some minimum requirements for considering AFVs. The CV values show that decision-makers in the administration and industry should focus on the most promising consumer group of ‘AFV aficionados’ and their needs. It also shows that some vehicle attribute improvements could increase the demand for AFVs cost-effectively, and that consumers would accept surcharges for some vehicle attributes at a level which could enable their private provision and economic operation (e.g. fast-charging infrastructure). Improvement of other attributes will need governmental subsidies to compensate for insufficient consumer valuation (e.g. battery capacity).
”I have never seen one who loves virtue as much as he loves beauty,” Confucius once said. If beauty is more important as goodness, it becomes clear why people invest so much effort in their first impression. The aesthetic of faces has many aspects and there is a strong correlation to all characteristics of humans, like age and gender. Often, research on aesthetics by social and ethic scientists lacks sufficient labelled data and the support of machine vision tools. In this position paper we propose the Aesthetic-Faces dataset, containing training data which is labelled by Chinese and German annotators. As a combination of three image subsets, the AF-dataset consists of European, Asian and African people. The research communities in machine learning, aesthetics and social ethics can benefit from our dataset and our toolbox. The toolbox provides many functions for machine learning with state-of-the-art CNNs and an Extreme-Gradient-Boosting regressor, but also 3D Morphable Model technolo gies for face shape evaluation and we discuss how to train an aesthetic estimator considering culture and ethics.
Bei der Zerspanung mit geometrisch definierter Schneide (z.B. Drehen, Fräsen, Bohren, Reiben, Sägen, Hobeln, Stoßen, Räumen) werden Zerspanwerkzeuge mit einer definierten Schneidengeometrie verwendet. Die Werte der einzelnen geometrischen Maße basieren auf Richt- und Erfahrungswerten. Die Definition der einzelnen Geometriemerkmale (z.B. Winkel) sind in DIN 6581 enthalten. In den letzten Jahren wurden zur Ermittlung des Prozessverhaltens unterschiedlicher Geometrieparameter Forschungsprojekte durchgeführt, die die Einflüsse der Schneidengestaltung untersuchen (z.B. Zabel 2010). Die Schneidengeometrie wird in der Regel mit den Verfahren Schleifen, Erodieren oder Laserbearbeitung erzeugt. Die Werkzeuge werden auf Universal- oder Spezial(werkzeugschleif)maschinen hergestellt und aufbereitet. Die Ausstattung und der Automatisierungsgrad richtet sich nach den zu bearbeitenden Merkmalen der Werkzeuge und deren Häufigkeit.
Die Additive Fertigung bietet großes Potenzial zur Erschließung neuer, flexibler und innovativer Fertigungsprozesse mit kurzen Durchlaufzeiten. Erhöhte Komplexität und die Integration von Funktionen in Bauteile wird gefördert. Zur Steigerung der Konkurrenzfähigkeit und weiteren Ausweitung des Einsatzgebietes sind automatisierte Fertigungsschritte nach dem Bauprozess erforderlich. Werkzeugmaschinen spielen auch in der Prozesskette der Additiven Fertigung eine zentrale Rolle bei der Erzeugung von genauen Funktionsflächen. Dabei ist evtl. eine andere Auslegung aufgrund reduzierter Zerspanvolumen und geringeren Flächen möglich.
Lehr- und Übungsbuch zur Werkstoffkunde und Werkstoffprüfung für Aus- und Fortbildung, Studium und Praxis. Das Lehrbuch beschreibt den Aufbau und die Eigenschaften der wichtigsten metallischen und nicht-metallischen Werkstoffe (Stähle, Eisengusswerkstoffe, Nichteisenmetalle und deren Legierungen, Kunststoffe, keramische Werkstoffe und Verbundwerkstoffe) sowie die Wechselwirkungen zwischen Werkstoffeigenschaften und Fertigungsverfahren. Es enthält jeweils ein Kapitel zur Tribologie und zur Werkstoffprüfung sowie die aktuelle europäische und internationale Werkstoffnormung. Für die 5. Auflage wurden Teile des Bildmaterials aktualisiert. Die CD enthält zusätzlich Musterklausuren mit Lösungsvorschlägen sowie das gesamte Bildmaterial des Buches in Dateiform zur Unterrichts- oder Vorlesungsgestaltung. Geeignet zur Verwendung am Whiteboard.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (100) und ein Verfahren zum elektrischen Verbinden und Trennen zweier elektrischer Potentiale (1, 2). Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Verwendung der Vorrichtung (100). Dabei umfasst die Vorrichtung (100): – ein erstes Modul, welches einen ersten und einen zweiten Transistor (10a, 10b) umfasst, wobei der erste Transistor (10a) antiseriell zu dem zweiten Transistor (10b) geschaltet ist; und – ein zweites Modul, welches einen dritten und einen vierten Transistor (10c, 10d) umfasst, wobei der dritte Transistor (10c) antiseriell zu dem vierten Transistor (10d) geschaltet ist; wobei das erste Modul und das zweite Modul parallel geschaltet sind.
Die Bereitstellung von Wärme ist für ungefähr die Hälfte des Endenergieverbruchs in Deutschland verantwortlich und, angesichts eines Anteils erneuerbarer Energien an der Wärmebereitstellung von heute 14%, auch für einen bedeutenden Anteil der Treibhausgasemissionen. Die Bundesregierung strebt an, bis 2050 die Wärmeversorgung klimaneutral zu gestalten, sodass drei Ziele den zukünftigen Wärmemarkt und seine Innovationserfordernisse prägen: Reduktion des Wärmebedarfs, Steigerung des Anteils erneuerbarer Energien, Ausbau der Nah- und Fernwärmenetze. Für attraktive Geschäftsmodelle nicht minder wichtig sind jedoch die Kundenbedürfnisse, die sich auch aufgrund technologischer Entwicklungen stetig wandeln. Dementsprechend eröffnen sich neue Optionen für Geschäftsmodelle im Wärmesektor, z.B. erneuerbare Wärme mit Flatrate oder partizipative Wärme mit Energiesparanreizen.
In diesem Beitrag wird ein kapazitiver Low Power DC-DC Wandler mit 15 konfigurierbaren Übersetzungsverhältnissen, einem hohen Eingangsspannungsbereich von 5 V bis 20 V und einer konstanten Ausgangsspannung von 5 V vorgestellt. Bei einer Ausgangsleistung von 5 mW wird ein maximaler Wirkungsgrad von 81% erreicht. Die Implementierung erfolgt in einem 350 nm Hochvolt-CMOS-Prozess. Während es für niedrige Eingangsspannungen eine Vielzahl an Topologien und Konzepten gibt, wurden vollintegrierte SC-Wandler für höhere Eingangsspannungen (> 8 V) bisher nur wenig untersucht. Höhere Spannungen erfordern den Einsatz von Hochvolttransistoren und eine aufwändigere Ansteuerung. Um über einen weiteren Eingangsspannungsbereicht mit hoher Genauigkeit und hohem Wirkungsgrad zu wandeln, erweist sich die Topologie des rekursiven Switched-Capacitor Wandlers (RSC Wandler) als vorteilhaft. In der vorliegenden 4-Bit Implementierung ist der RSC Wandler aus N = 4 2:1 Serien-Parallel Wandler-Zellen aufgebaut. Durch verschiedene Anordnung der einzelnen Zellen können 2ᴺ -1 = 15 Wandlungsverhältnisse realisiert werden. Mittels Rekursion werden in jedem Wandlungsverhältnis alle Kapazitäten genutzt, wodurch die Stromfähigkeit und der Wirkungsgrad des Wandlers deutlich verbessert werden. Einheitliche 2:1 Wandler-Zellen ermöglichen einen modularen Aufbau des Layouts.
Ein virtuelles Kraftwerk ist ein Verbund von Energieanlagen, koordiniert von einem gemeinsamen Leitsystem, um eine bessere Ausnutzung wetterabhängiger Energiequellen oder die gemeinsame Vermarktung von erzeugtem Strom zu ermöglichen. Der Demonstrator Virtuelles Kraftwerk Neckar-Alb ist eine Demonstrationsplattform für Forschung und Lehre, die Anlagen auf dem Campus der Hochschule Reutlingen und verteilte Anlagen in der Region Neckar-Alb integriert.