Bachelor-/Master-/Diplomarbeit zum Thema Untersuchung gleichtaktfreier Topologien und Modulationsverfahren für hybrid-elektrische Antriebssysteme in der Luftfahrt

Kennziffer ISE-2020-355

*Was Sie erwartet*
Auch im Bereich der Luftfahrt ist eine Reduktion von CO2, NOx und Lärmemissionen unerlässlich. Perspektivisch muss daher eine ökologische Luftfahrt realisiert werden, um die in Flightpath 2050 gesetzten Ziele erreichen zu können. Hierfür müssen hybrid-elektrische Antriebssysteme für bemannte Fluggeräte entwickelt und deren Leistungsdichte sowie Effizienz erhöht werden. Eine Erhöhung der Leistungsdichte muss daher sowohl für die Leistungselektronik als auch für die elektrischen Maschinen erzielt werden. Dies kann u.a. durch neuartige Leistungsbauelemente wie z.B. Siliziumkarbid erreicht werden. Werden nun Schaltungs-topologien oder Ansteuermodulationen verwendet, die gleichtaktspannungsbehaftet sind, so können über den parasitären und konstruktiven Kapazitäten der elektrischen Maschine parasitäre Ströme erzeugt werden. Folglich fließen über die Motorenlager Ströme, die zu einem erhöhten Verschleiß hin bis zum Motor-/ Lagerschaden führen können. Auch die steilen Spannungsflanken der neuen Halbleiterbauelemente führen zu sprunghaften Änderungen der Lager-spannung, die in einem Lagerstrom resultieren können. Aber auch die Wicklungsisolation wird durch das hohe du/dt stärker beansprucht.Zunächst soll im Rahmen dieser Arbeit eine Topologiestudie für hybrid-elektrische Antriebssysteme durchgeführt werden. Ziel dabei ist die Entwicklung eines optimierten Antriebsumrichters für den Hauptantrieb. Hierbei ist einerseits zu prüfen, ob dieser bidirektional ausgeführt sein kann, um diesen innerhalb des elektrischen Energiesystems auch als aktiven Gleichrichter einsetzen zu können. Andererseits werden gleichtaktspannungsfreie Topologien und Ansteuermodulationen in Betracht gezogen, um u.a. Lagerströme zu vermeiden respektive zu verringern. Darüber hinaus werden weitere Faktoren wie z.B. Wirkungsgrad, Redundanz, Ausfallsicherheit, Spannungsqualität abhängig von der elektrischen Maschine sowie Modularität bei der Untersuchung geeigneter (Multi-Level-)Topologien berücksichtigt, um daraus ein Systemkonzept für einen optimierten Antriebsumrichter abzuleiten. Diese sollen anschließend in Hardware implementiert, getestet und miteinander verglichen werden.
*Ihre Aufgaben sind*

• Untersuchung gleichtaktspannungsfreier Topologien für hybrid-elektrische Antriebssysteme
• Untersuchung von Ansteuermodulationen zur Verringerung von Gleichtaktspannungen
• Simulation, Hardware-Implementierung und Tests
• Darstellung und Präsentation der Ergebnisse 

*Was Sie mitbringen*

• Studium der Elektrotechnik, elektr. Energietechnik oder Vergleichbares 
• Kenntnisse im Bereich der Leistungselektronik 
• Teamfähigkeit, eigenverantwortliches Arbeiten 
• Leistungselektronik 
• Deutsch/Englisch

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