| Modulbezeichnung |
Mechatronische Energiesysteme |
| Modulkürzel |
EL505 |
| Modulniveau |
Master |
| Verwendung des Moduls |
Wahlmodul für Vertiefung AT, EM, RE |
| Leistungspunkte |
5 ECTS |
| Präsenzzeit |
3 SWS |
| Studienbelastung |
150 h = 45 h Präsenz + 105 h Selbststudium |
| Studiensemester |
1. oder 2. Semester |
| Häufigkeit |
i.d.R. jährlich, im Winter |
| Dauer |
ein Semester |
| Geplante Gruppengröße |
max. 36 |
| Sprache |
deutsch |
| Modulverantwortung |
Prof. Dr. Christoph Hackl |
| Lehrende |
Prof. Dr. Christoph Hackl |
| Lehrformen |
Seminaristischer Unterricht mit Übung/Praktikum |
| Medien |
Tafel, Flipchart, Beamer, E-Learning |
| Prüfungsform |
schriftliche Prüfung 90 min |
Nach der Teilnahme an der Lehrveranstaltung sind die Studierenden in der Lage
das Zusammenwirken mechanischer und elektrischer Teilsysteme in mechatronischen Energiesystemen zu verstehen und zu analysieren.
Sie können mathematische Modelle mechanischer als auch elektrischer Komponenten und deren Systemkopplung zu erinnern, zu verstehen, zu analysieren und zu erstellen (erschaffen).
Die Studierenden sind befähigt,
die Merkmale und das Betriebsverhalten dieser (Sub-)Systeme zu analysieren und zu beurteilen und
adäquate Regelalgorithmen zu erinnern, zu verstehen und zu entwickeln (erschaffen).
Insgesamt können die Studierenden ihre vorhandenen und erlernten Kenntnisse aus der Regelungstechnik, der Antriebstechnik und der Leistungselektronik auf Problemstellungen von mechatronischen Energiesystemen übertragen und anwenden. Damit können sie solche Systeme analysieren, bewerten und optimieren. Konkret sind Studierende nach der Teilnahme an der Modulveranstaltung “Mechatronische Energiesysteme” ist in der Lage:
- die Funktionsweise von mechatronischen Energiesystemen (z.B. Windkraftanlagen) zu erinnern, zu verstehen und zu analysieren,
- deren zustandsraum-basierte Modellierung zu analysieren und zu erstellen (erschaffen) und z.B. als dynamische Simulationsmodelle zu implementieren;
- grundlegende Regelungskonzepte für die mechanischen und elektrischen Komponenten zu verstehen, anzuwenden und zu implementieren;
- die übergeordnete Steuerung von mechatronischen Energiesystemen zu verstehen, zu analysieren und zu implementieren (erschaffen);
- den Leistungsfluss und die Effizienz des Gesamtsystems und der einzelnen mechanischen und elektrischen Komponenten zu verstehe, zu analysieren und zu optimieren.
Die Studierenden können mathematische Berechnungen durchführen, dynamische Modelle (z.B. in Matlab/Simulink) implementieren und dynamische Simulationen durchführen und diese analysieren.
Die Studierenden werden befähigt, Sachverhalte selbstständig zu erschließen und sich eigenständig zu organisieren.
Die Lehrveranstaltung befähigt die Studierenden dazu, die Fachinhalte adäquat zu verbalisieren und entsprechende Fachdiskussionen mit Peers zu führen und im Team arbeiten zu können.
Das Modul "Mechatronische Energiesysteme" behandelt Funktion, Modellierung und Regelung ausgewählter mechatronischer Energiesysteme (z.B. Gas-/Wasserkraftwerke, Windkraftanlagen, Wellenkraftwerke oder auch Elektrofahrzeuge). Hierzu werden ausgewählte Schwerpunkte der höheren Mechanik (z.B. Grundlagen der Bewegungsgleichungen, Mehrkörpersysteme mit elastischer Kopplung, Mehrmassenschwinger), elektrischer Maschinen (dynamisches Betriebsverhalten, Drehmoment-, Strom- & Drehzahlregelung) und der Leistungselektronik (z.B. maschinen-, netz- und speicher-seitige Umrichtertopologien mit gemeinsamen Spannungszwischenkreis, Modulationsverfahren, Wirk- und Blindleistungssteuerung) diskutiert, um ein vertiefendes Verständnis des gesamten Elektroenergiesystems und des darin vorherrschenden Energieflusses zu entwickeln.
Die Inhalte der Veranstaltungen sind:
- Funktionsprinzipien ausgewählter mechatronischer Energiesysteme und deren Modellbildung im Zustandsraum;
- Regelung der mechanischen und elektrischen Komponenten ausgewählter mechatronischer Energiesysteme (z.B. bei Windkraftanlagen: Maximum Power Point Tracking, aktive Schwingungsbedämpfung im Antriebsstrang oder Pitchsystem, Zwischenkreisspannungsregelung, netzseitige Kompensation von Harmonischen, Blindleistungssteuerung);
- Übergeordnete leistungsoptimale Steuerung und Betriebsführung ausgewählter mechatronischer Energiesysteme (z.B. optimale Sollwertgenerierung zur Effizienzsteigerung).
Grundlegende Kenntnisse zu mechanischen Systemen, elektrischen Maschinen, Leistungselektronik und Regelungstechnik (z.B. Besuch des MA-Moduls "Elektrische Antriebe") sind hilfreich aber nicht notwendig für die Teilnahme an diesem Modul.