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Das Thema Energiewende ist in aller Munde. Sie soll eine sichere, umweltverträgliche und wirtschaftlich erfolgreiche Zukunft ermöglichen. Ein Ansatz dafür ist die dezentrale, also verbrauchernahe Energieversorgung. Der Trend geht weg vom konventionellen Kraftwerk und hin zur Kraft-Wärme-Koppelung und erneuerbaren Energien. Für einen absehbaren Zeitraum geht es auch darum, zentrale und dezentrale Elemente sinnvoll miteinander zu verknüpfen. Mit der Frage, wie Energiesysteme angepasst und kombiniert werden müssen, um den Energiehaushalt – den nationalen wie den von Unternehmen und Privatpersonen – optimieren zu können, beschäftigt sich das Reutlinger Energiezentrum für Dezentrale Energiesysteme und Energieeffizienz in Lehre und Forschung. Es ist die Kombination aus Technik und Betriebswirtschaft, aus einzelwirtschaftlicher Optimierung und aus Gesamtsicht, die das Reutlinger Energiezentrum ausmacht. Im Folgenden werden die Schwerpunkte des Forschungsteams dargestellt.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Fehlspannung eines Stromrichters, an den eine Last, insbesondere in Form einer Drehfeldmaschine wie Asynchronmaschine, angeschlossen ist, bestimmt und ggf. kompensiert wird, wobei eine Ausgangsspannung an dem Stromrichter stufen- oder schrittweise erhöht und der sich hierbei als Sprungantwort einstellende Strom gemessen wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Drehfeldmaschine beispielsweise in Form einer Asynchronmaschine, mit einer Leistungselektronik umfassend einen tromrichter sowie einer Kompensationseinrichtung zum Kompensieren der Fehlspannung des Stromrichters, sowie weiterhin ein Verfahren zum Betreiben und/oder Steuern einer solchen Drehfeldmaschine, bei dem die Fehlspannung des Stromrichters bestimmt und kompensiert wird.
One of the challenges in condition monitoring systems is the residual life time prediction. This prediction is done based on statistical methods, based on physical knowledge about the considered process or a combination of these approaches. Physical knowledge of the system is a result of long-term experience of process operators. However, it can be gained as well by analyzing appropriately designed process models. The additional benefit of such models is that particular effects and their impact on the process behavior can be analyzed in detail and without plant operation in a shorter time. The current contribution developed in the framework of the research project Model Based Hierarchic Condition Monitoring presents such models for condition monitoring of roller chains. First, already existing high order dynamic models given by nonlinear differential equations of such chains are extended to incorporate effects that occur due to a deterioration of the chain condition. Then, a simple model is developed and compared to the high order model. Based on the two models the change in the process behavior due to a deterioration of the roller chain condition is analyzed to illustrate that these models can be used in future research in the above mentioned research project to better predict the residual life time of the considered roller chains.
Condition Monitoring for mechanical systems like bearings or transmissions is often done by analysing frequency spectra obtained from accelerometers mounted to the components under observation. Although this approach gives a high amount on information about the system behaviour, the interpretation of the resulting spectra requires expert knowledge, that is, a deep understanding of the effect on condition deterioration on the measured spectra. However, an increasing number of condition monitoring applications demands other representations of the measured signals that can be easily interpreted even by non–experts. Therefore, the objective of this paper is to develop an approach for processing measured process data in order to obtain an easy to interpret measure for assessing the component condition. The main idea is to evaluate the deterioration of a component condition by computing the correlation function of current measurements with past measurements in order to detect a component condition deterioration from a change in these correlation functions. Besides the simplicity of the obtained measure, this approach opens the opportunity for integrating a model based approach as well. The developed method is tested based on a condition monitoring application in a roller chain.
In diesem Beitrag wurde gezeigt, wie mit Hilfe von Verfahren zur Analyse von Petri–Netzen ein in der Programmiersprache Kontaktplan erstelltes SPS–Programm analysiert werden kann. Das Ziel des Verfahrens ist dabei nicht eine Verifikation im eigentlichen Sinne sondern das Aufdecken von verbotenen oder unerwünschten Zuständen. Im Beitrag wurden Regeln zur Transformation des im Kontaktplan erstellten Ablaufs in ein Petri–Netz angegeben und anhand der Analyse eines fehlerhaft implementierten Ablaufs die Leistungsfähigkeit des Ansatzes vorgestellt. Das Beispiel zeigt, dass Programmfehler bereits vor einem Test an der realen Anlage erkannt werden können. Bei der weiteren Entwicklung des Verfahrens liegt ein Schwerpunkt auf der Verallgemeinerung auf im Kontaktplan entwickelte Programmorganisationseinheiten, die nicht nur reine
Abläufe implementieren. Ein weiterer wichtiger Entwicklungsschritt ist die graphische Unterstützung der Fehlersuche im Erreichbarkeitsgraphen, so dass insgesamt ein leistungsfähiges Werkzeug zur Unterstützung der Implementierung von Ablaufsteuerungen im Kontaktplan zur Verfügung steht.
This paper discusses the optimal control problem for increasing the energy efficiency of induction machines in dynamic operation including field weakening regime. In an offline procedure optimal current and flux trajectories are determined such that the copper losses are minimized during transient operations. These trajectories are useful for a subsequent online implementation.
This paper presents a laboratory experiment integrating the fields of electronics design, power electronics and drive control. The aim of this experiment is first to illustrate the need for a deep knowledge and the challenges in power electronics and its applications, in this particular case for drive control. The different tasks in this experiment are executed on a complete setup for a brushless dc motor test bench. The tasks assigned to the students are designed such that, in some tasks the knowledge from a particular field, power electronics, electronic design or drive control is deepened, whereas in other tasks the knowledge from more than one of these fields is needed to solve the given problem. Thus, the experiment trains students in the particular domains but illustrates as well the links between power electronics, electronic design and drive control.
In this article feedback linearization for control-affine nonlinear systems is extended to systems where linearization is not feasible in the complete state space by combining state feedback linearization and homotopy numerical continuation in subspaces of the phase space where feedback linearization fails. Starting from the conceptual simplicity of feedback linearization, this new method expands the scope of their applicability to irregular systems with poorly expressed relative degree. The method is illustrated on a simple SISO–system and by controlling the speed and the rotor flux linkage in a three phase induction machine.
Energy efficient electric control of drives is more and more important for electric mobility and manufacturing industries. Online dynamic optimization of induction machines is challenging due to the computational complexity involved and the variable power losses during dynamic operation of induction machines. This paper proposes a simple technique for sub-optimal online loss optimization using rotor flux linkage templates for energy efficient dynamic operation of induction machines. Such a rotor flux linkage template is given by a rotor flux linkage trajectory which is optimal for a specific scenario. This template is calculated in an offline optimization process. For a specific scenario during real time operation the rotor flux linkage is calculated by appropriately scaling the given template.
A simple determination of the error voltage compensation map for motor parameter identification
(2018)
This paper proposes a new method for determining the error voltage compensation map in a parameter identification procedure of three-phase induction motors with an inverter. The compensation curve depending on the motor current is determined using a simple procedure based on given reference voltage steps and the corresponding steady state values of the stator current of the induction motor.
