620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
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Verteilnetzbetreiber müssen verschiedene Maßnahmen ergreifen, um den Herausforderungen der zunehmenden Installation dezentraler Erzeugungsanlagen zu begegnen. Die meisten dieser Maßnahmen führen zwar zur Einhaltung der Spannungsgrenzwerte, sie läsen jedoch nicht das Problem der Rückspeisung in die überlagerte Netzebene und die damit verbundenen Leistungsverluste. Im Projekt „Demo-rONT-Alternative“ wurde ein Prototyp für einen fernsteuerbaren Kabelverteiler entwickelt, um die Trennstellenverschiebung automatisiert durchführen zu können.
Der Erfolg der Energiewende in Deutschland setzt eine zunehmende Anzahl an dezentralen elektrischen Erzeugungsanlagen (EZA) voraus. Diese dezentralen EZA, wie Photovoltaikanlagen oder Blockheizkraftwerke, bringen für Verteilnetzbetreiber große Herausforderungen mit sich. Im Rahmen des geförderten Forschungsprojekts „Demonstrator Automatisierte Kabelverteil (KV) als Alternative zum regelbaren Ortsnetztransformator (DEMO rONT-Alternative)“ wurde ein neuer Ansatz für die Lösung der bestehenden Problematik erforscht. Dieser besteht in der aktiven Änderung der Topologie der Netzgebiete je nach elektrischer Last und PV-Einspeisung (Trennstellenverlagerung).
Eine Organisation hin zur Klimaneutralität zu transformieren, ist nicht nur Neuland für praktisch jeden, der loslegt: Es geht los mit dem „Wollen“, also dem Ziel, dann wird der Weg skizziert, und schließlich muss es auch noch jemand umsetzen. Aus ihren Projekten der Begleitung von Organisationen auf dem Weg zur Klimaneutralität erscheint den Autoren folgende Erfahrung des Geschäftsführers Philipp Tiefenbach der Dorfbäckerei Tiefenbach, St. Johann-Würtingen, besonders treffend: „Machen ist wie Wollen, nur krasser.“ Für eine Kommune gerät dieser Prozess zu einem „wicked problem“. Sechs Lösungswege für Kommunen erscheinen attraktiv.
This paper presents a machine learning powered, procedural sizing methodology based on pre-computed look-up tables containing operating point characteristics of primitive devices. Several Neural Networks are trained for 90nm and 45nm technologies, mapping different electrical parameters to the corresponding dimensions of a primitive device. This transforms the geometric sizing problem into the domain of circuit design experts, where the desired electrical characteristics are now inputs to the model. Analog building blocks or entire circuits are expressed as a sequence of model evaluations, capturing the sizing strategy and intention of the designer in a procedure, which is reusable across different technology nodes. The methodology is employed for the sizing of two operational amplifiers, and evaluated for two technology nodes, showing the versatility and efficiency of this approach.
Der hohe Stellenwert von Energiedienstleistungen steht für Energieversorger außer Zweifel. Der Handlungsbedarf bleibt aber nach wie vor immens, erforderliche Change-Prozesse werden erst in wenigen Fällen aktiv und gezielt gestaltet. Dies sind die zentralen Ergebnisse einer gemeinsamen empirischen Studie vom "Reutlinger Energiezentrum für Dezentrale Energiesysteme und Energieeffizienz (REZ) an der Hochschule Reutlingen und der international tätigen Unternehmensberatung kwp consulting group.
Industrielle Produktionseinrichtungen haben mit rund 40% einen signifikanten Anteil am Gesamtenergiebedarf in Deutschland. Daher wurden und werden sie sowohl technologisch als auch energetisch optimiert. Häufig geht die technologischwirtschaftliche Optimierung auch mit der Reduzierung des Energie und Materialverbrauchs einher. Zudem macht der Ausbau der regenerativen Energiequellen die Energieerzeugung zunehmend volatiler, sodass nicht nur die Senkung des absoluten Energieverbrauchs, sondern auch eine höhere Flexibilität (Steuerung der Leistung über der Zeit) zunehmend interessanter wird. Dadurch ändert sich oft die installierte Leistung sowie die Gestaltung der Verlustleistungsabfuhr, was die Dimensionierung von Anlagen, zum Beispiel von spanenden Werkzeugmaschinen, beeinflusst.
Power loss measurement of power electronic components and overall systems is sometimes difficult by use of electrical quantities and in few applications even not possible. The calorimetric power loss measurement is an established method to identify the overall system losses with a suitable accuracy. This paper presents a novel method with an open chamber calorimeter under accurate air mass flow, air pressure, humidity measurement and temperature control. The benefits are the approximately halved measurement time compared to established systems and the possibility to control the chamber temperature. So it is possible to measure the power losses at different ambient temperatures.
Nowadays robust, energy-efficient multisensor microsystems often come with heavily restricted power budgets and the characteristic of remaining in certain states for a longer period of time. During this time frame there is no continuous clock signal required which gives the opportunity to suspend the clock until a new transition is requested. In this paper, we present a new topology for on-demand locally clocked finite state machines. The architecture combines a local adaptive clocking approach with synchronous and asynchronous components forming a quasi synchronous system. Using adaptive and local clocking comes with the advantages of reducing the power consumption while saving design effort when no global clock tree is needed. Combining synchronous and asynchronous components is beneficial compared to previous fully asynchronous approaches concerning the design restrictions. The developed topology is verified by the implementation and simulation of a temperature-ADC sensor system realized in a 180 nm process.
A procedural approach to automate the manual design process in analog integrated circuit design
(2018)
This paper presents a novel approach to automating the design of analog integrated circuits: (1) the Expert Design Plan (EDP), a procedural generator, and (2) the EDP Language, a high-level description language for writing an EDP. An EDP is a parameterizable, executable script, which reproduces a designer’s course of action when designing a circuit. Thus, an EDP formalizes the design expert’s knowledge-based strategy and makes it reusable. Since it is essential that an EDP represents a circuit designers’ way of thinking and working as close as possible, the designers themselves should be enabled to create the EDP. Therefore, our approach provides a input method through a domain-specific language called EDP Language (EDPL). Using this language is intuitive and requires no special training. In an exemplary implementation of our approach, a common-source amplifier is automatically sized using a set of only 10 instructions. Even in the first usage our EDP approach has appeared to be more efficient than the manual sizing process.
A novel gate driving approach to balance the transient current of parallel-connected GaN-HEMTs
(2018)
To enable higher current handling capability of GaN-based DC/DC converters, devices have to be used in parallel. However, their switching times differ, especially if their threshold voltages are not identical, which causes unbalanced device current. This paper focuses on the homogeneous distribution of turn-on switching losses of GaN-HEMTs connected in parallel. By applying a new gate driver concept, the transient current is distributed evenly. The effectiveness of this concept is demonstrated by double pulse measurements, for switching currents up to 45A and a voltage of 400V. A uniform current distribution is achieved, including a reduction of the turn-on losses by 50% compared to a conventional setup.