Modul

LSPW - Leistungselektronische Stellglieder für PV- und Windkraftanlagen

Master Elektrotechnik 2020

PDF Studiengangsverzeichnis Studienverlaufspläne Master Elektrotechnik

Version: 8 | Letzte Änderung: 08.04.2022 16:52 | Entwurf: 0 | Status: vom Modulverantwortlichen freigegeben | Verantwortlich: Lohner

Anerkannte Lehrveran­staltungen LSPW_Lohner, LSPW_Dick
Fachsemester 1
Dauer 1 Semester
ECTS 5
Zeugnistext (de) Leistungselektronische Stellglieder für PV- und Windkraftanlagen
Zeugnistext (en) Power Electronics for PV and Wind
Unterrichtssprache deutsch oder englisch
abschließende Modulprüfung Ja
Inhaltliche Voraussetzungen
Handlungsfelder
Forschung: Von der Grundlagenforschung bis hin zur Industrieforschung und der Qualifikation für ein Promotionsstudium. Entwicklung: Algorithmen, Software, Verfahren , Geräte, Komponenten und Anlagen.
Qualitätskontrolle von Produkten und Prozessen, Mess- und Prüftechnologien, Zertifizierungsprozesse.
Produktion: Planung, Konzeption, Instandhaltung, Überwachung und Betrieb.
Koordination und Leitung von Arbeitsgruppen, international verteilt arbeitender Teams, Koordination von Planungs- und Fertigungsprozessen, sowie Produktmanagement.
Modulprüfung
Benotet Ja
Frequenz Jedes Semester
Prüfungskonzept

Mithilfe einer individuellen, mündlichen Prüfung werden die Kompetenzen abbgeprüft.

Learning Outcomes
LO1 - Die Studierenden lernen elektronische und elektromagnetische Strukturen, Topologien und Regelungsverfahren verschiedener erneuerbarer Energieerzeugungsanlagen (Photovoltaik & Wind) erläutern, erklären und z. T. auch entwickeln, indem sie
- die gesamte anlagenspezifische Systemtechnik in wesentliche Teile (Elektromechanik, Leistungselektronik, Steuerung/Regelung) gliedern,
- Rechnermodelle von allen Teilen und auch der Gesamtanlage entwerfen und mit einem Simulationstool simulieren,
- mit Leistungselektronik, Antrieben, klassischen Messgeräten umgehen,
- sowie spezifische Regelungsalgorithmen erkennen und verstehen,
um als Ingenieure
- Erneuerbare Energieerzeugungsanlagen zu konzeptionieren und zu dimensionieren,
- Leistungselektronische Komponenten für EE zu entwickeln und
- für EE spezifische Regelungen zu entwerfen.
Kompetenzen
Voraussetzungen für diese Kompetenz (Wissen,...) werden vermittelt
Nachhaltigkeit und gesellschaftliche Vertretbarkeit technischer Lösungen bewerten
diese Kompetenz wird vermittelt
Komplexe technische Systeme entwickeln
Studienrichtungsspezifisches Fachwissen erweitern und vertiefen
Komplexe Systeme analysieren
Komplexe Systeme abstrahieren
Komplexe wissenschaftliche Aufgaben selbständig bearbeiten

Inhaltliche Voraussetzungen
Handlungsfelder
Forschung: Von der Grundlagenforschung bis hin zur Industrieforschung und der Qualifikation für ein Promotionsstudium. Entwicklung: Algorithmen, Software, Verfahren , Geräte, Komponenten und Anlagen.
Qualitätskontrolle von Produkten und Prozessen, Mess- und Prüftechnologien, Zertifizierungsprozesse.
Produktion: Planung, Konzeption, Instandhaltung, Überwachung und Betrieb.
Koordination und Leitung von Arbeitsgruppen, international verteilt arbeitender Teams, Koordination von Planungs- und Fertigungsprozessen, sowie Produktmanagement.
Learning Outcomes
LO1 - Die Studierenden lernen elektronische und elektromagnetische Strukturen, Topologien und Regelungsverfahren verschiedener erneuerbarer Energieerzeugungsanlagen (Photovoltaik & Wind) erläutern, erklären und z. T. auch entwickeln, indem sie
- die gesamte anlagenspezifische Systemtechnik in wesentliche Teile (Elektromechanik, Leistungselektronik, Steuerung/Regelung) gliedern,
- Rechnermodelle von allen Teilen und auch der Gesamtanlage entwerfen und mit einem Simulationstool simulieren,
- mit Leistungselektronik, Antrieben, klassischen Messgeräten umgehen,
- sowie spezifische Regelungsalgorithmen erkennen und verstehen,
um als Ingenieure
- Erneuerbare Energieerzeugungsanlagen zu konzeptionieren und zu dimensionieren,
- Leistungselektronische Komponenten für EE zu entwickeln und
- für EE spezifische Regelungen zu entwerfen.
Kompetenzen
Kompetenz Ausprägung
Komplexe technische Systeme entwickeln diese Kompetenz wird vermittelt
Nachhaltigkeit und gesellschaftliche Vertretbarkeit technischer Lösungen bewerten Voraussetzungen für diese Kompetenz (Wissen,...) werden vermittelt
Studienrichtungsspezifisches Fachwissen erweitern und vertiefen diese Kompetenz wird vermittelt
Komplexe Systeme analysieren diese Kompetenz wird vermittelt
Komplexe Systeme abstrahieren diese Kompetenz wird vermittelt
Komplexe wissenschaftliche Aufgaben selbständig bearbeiten diese Kompetenz wird vermittelt

Exempla­rische inhaltliche Operatio­nalisierung

• Kurzer Überblick über die verschiedenen erneuerbaren Energieträger und deren Potentiale (Photovoltaik; Windkraft etc.).
• Prinzipien von netzgeführten wie von Inselwechselrichtern für Photovoltaikanlagen:
- Physik der Solarzelle,
- Stromrichtertopologie,
- Systemarchitekturen: Zentral-, String- und Modulwechselrichter,
- Steuerungsverfahren: PWM, Stromtoleranzbandregler, MPP-Tracking etc.
- Modellbildung und Simulation eines netzgeführten PV-Wechselrichters mit MPP-Tracker.
• Prinzipien von Windkraftanlagen
- doppeltgespeiste Asynchronmaschine
- Anlage mit Synchronmaschine
- windkraftspezifische Regelungsverfahren
- Modellbildung und Simulation einer Kleinwindkraftanlage mit Synchrongenerator und Regelung
Simulationsübung: Es wird ein Wechselrichter für eine Photovoltaikanlage beispielhaft modelliert und mit einem Simulationstool simuliert. Hierbei wird ein besonderes Augenmerk auf die anlagenspezifischen Regelungsverfahren (MPP-Tracking etc.) gerichtet. Ein Anschauungsbeispiel steht im Labor zur Verfügung

Separate Prüfung
Benotet Nein
Frequenz Einmal im Jahr
Voraussetzung für Teilnahme an Modulprüfung Ja
Prüfungskonzept

Es gibt mehrere Praktikumsteile. Für jeden Praktikumsteil werden bei der Durchführung direkte Gespräche geführt, die das Verständnis abprüfen. Ggf. erfolgen zusätzlich eine Vorbesprechung und eine persönliche Nachbesprechung.

Exempla­rische inhaltliche Operatio­nalisierung

In einem ersten Versuch werden Messungen an einer doppelt gespeisten Asynchronmaschine als Windkraftanlagengenerator durchgeführt, um den Aufbau, die Funktion und die Regelung dieser Anlage zu erfassen und zu verstehen.
In einem zweiten Versuch wird an einem einphasigen PV-Wechselrichter eine spezielle trafolose Topologie analysiert, welche kritische hochfrequente Ableitströme ausschließt.

Separate Prüfung

keine


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