Studien-/Abschlussarbeit -Modellierung und Systemidentifikation industrieller Gleichstrom-Mikronetze

Ausschreibung für die Fachrichtungen wie z. B.: Automatisierungstechnik, Elektrotechnik, Kybernetik, Mechatronik, Regelungstechnik, technische Informatik oder vergleichbare.

Einordnung der Arbeit
Im Gegensatz zu gewöhnlichen AC-Netzen besitzen industrielle Gleichstrom-Mikronetze eine aktive Netzkoppelstelle (AIC) zur Regelung der Energieflüsse und Stabilisierung des Netzes. Die AICs stabilisieren das Netz mittels Kennlinienregelung. Die Auslegung dieser Regelungen erfolgt aktuell anhand von Netzmodellen. Der Vorteil liegt im Verzicht auf nicht notwendiger Kommunikation zwischen den aktiven Netzkomponenten. Die Modellparameter werden oft anhand der technischen Dokumentation geschätzt und können deshalb signifikant von den realen Werten abweichen. Genaue Parameter werden mit Ansätzen der Systemidentifikation messtechnisch ermittelt. Schlüsselparameter sind die Impedanzen von Sektoren und Netzkomponenten. Die Ermittlung der Parameter ist allerdings mit hohem messtechnischen Aufwand verbunden. Idealerweise sind messtechnische Verfahren für die Anwendung so zu entwerfen, dass die Messumfänge möglichst geringgehalten werden.

Inhalt der Arbeit
Die Arbeit kann in einen theoretischen und einen praktischen Teil unterteilt werden. 
Im theoretischen Teil sind Literaturrecherchen bezüglich Systemidentifikation von Stromnetzen bzw. der Messung von Impedanzen erforderlich. Die Rechercheergebnisse werden bezüglich der Identifikation von DC-Mikronetzen gegenübergestellt und bewertet.
Anhand der Verfahren wir ein Konzept zur Identifikation eines Labornetzes herausgearbeitet. Dazu gehört das Konzept eines Messaufbaus mit Messstellenplan. Gegebenenfalls sind Komponenten der Messinfrastruktur zu beschaffen oder zu entwerfen. 
Im praktischen Teil soll der Messaufbau im Zuge der Integration in ein Labornetz getestet werden. 
Weiterführend ist das Modell eines Labornetzes mit Hilfe einer Simulationsumgebung (Simulink, Modelica) digital abzubilden. Anschließend folgen die Parametrierung sowie die Validierung des Modells anhand der im Labor gewonnenen Messergebnisse.

Herausforderungen
Industrielle Gleichstrom-Mikronetze werden bei Spannungen zwischen 620 V und 750 V betrieben. Aufgrund der hohen Spannungen sind konventionelle Verfahren zur Impedanzmessung nicht ohne Weiteres anwendbar. Hierfür gilt es geeignete Verfahren zu finden bzw. herkömmliche Verfahren auf die Anforderungen anzupassen.

Was Sie bei uns tun

1. Recherche zum Stand von Wissenschaft und Technik zur Systemidentifikation von Stromnetzen und Impedanzmessungen
2. Bewertung verschiedener Verfahren
3. Erarbeitung eines Messkonzepts zur Identifikation eines definierten Testnetzes im Labor
4. Umsetzung des Messkonzepts im Labornetz
5. Modellierung des Labornetzes 
6. Messtechnische Identifikation der Netzparameter und Modellvalidierung
7. Kritische Diskussion der Ergebnisse

Was Sie mitbringen

• Grundlegendes Verständnis der Elektro- bzw. Energietechnik
• Vorkenntnisse in der Modellbildung mit Matlab/Simulink oder ähnlichen Tools erforderlich
• Grundlagen in Signal- und Systemtheorie

Was Sie erwarten können

• Enge Betreuung 
• gute Ausstattung 
• Forschungsrelevante Arbeit bei gleichzeitiger Praxisnähe

Wir wertschätzen und fördern die Vielfalt der Kompetenzen unserer Mitarbeitenden und begrüßen daher alle Bewerbungen – unabhängig von Alter, Geschlecht, Nationalität, ethnischer und sozialer Herkunft, Religion, Weltanschauung, Behinderung sowie sexueller Orientierung und Identität. Schwerbehinderte Menschen werden bei gleicher Eignung bevorzugt eingestellt.

Mit ihrer Fokussierung auf zukunftsrelevante Schlüsseltechnologien sowie auf die Verwertung der Ergebnisse in Wirtschaft und Industrie spielt die Fraunhofer-Gesellschaft eine zentrale Rolle im Innovationsprozess. Als Wegweiser und Impulsgeber für innovative Entwicklungen und wissenschaftliche Exzellenz wirkt sie mit an der Gestaltung unserer Gesellschaft und unserer Zukunft. 

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Frau Jennifer Leppich
Recruiting
Tel. +49 711 970-1415

jennifer.leppich@ipa.fraunhofer.de

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Kennziffer: 76903