Markus Bienholz

Markus Bienholz, M.Sc.

+49-6151-16-20593
+49-6151-16-20582

Fraunhoferstr. 4
64283 Darmstadt

Raum: S3|21 201

Forschungsthema


Wechselwirkungen von Leistungselektronik über das Stromnetz


Im Zuge der stetig steigenden Einspeisung Erneuerbarer Energien und den Bemühungen die Energieeffizienz zu erhöhen steigt der Anteil der Leistungselektronik im Stromnetz. Alle leistungselektronischen Schaltungen emittieren Störungen im Bereich der Vielfachen ihrer Schaltfrequenz. Dieses Forschungsthema beschäftigt sich mit der gegenseitigen Beeinflussung durch diese Störaussendungen und verwendet dafür die folgenden zwei Ansätze.

Frequenzbereichssimulation

Darstellung von zwei Umrichtern im Frequenzbereich mit K-Matrizen
Darstellung von zwei Umrichtern im Frequenzbereich mit K-Matrizen

Das Ziel der Untersuchungen ist die Ausbreitung der Störaussendungen durch eine Installation zu modellieren um Resonanzerscheinungen in Filtern oder anderen leistungselektronischen Baugruppen zu erklären. Hierzu wird eine Simulation im Frequenzbereich durchgeführt die auf Erkenntnisse aus der Schaltungstheorie zurückgreift (siehe Abbildung 1). Alle Komponenten müssen hierzu über ein breites Frequenzband vermessen und modelliert werden. Die Simulationen werden anschließend durch Messungen am Laboraufbau verifiziert.


Reglerverhalten im Zeitbereich


Aufgrund von nichtlinearen Verbrauchern ist der Spannungsverlauf im Stromnetz alles andere als Sinusförmig. Für den optimalen und robusten Betrieb von Leistungselektronik an solch einem Netz muss dem Regler der genaue Verlauf der Spannung bekannt sein. Hierzu wird die Netzschnittstelle mit den Messungen von Strom und Spannung im Zeitbereich betrachtet. Besonderer Fokus wird dabei auf Phasenregelschleifen (PLL) und die Möglichkeit der Bestimmung von Oberwellen gelegt.

Betreute Studentische Arbeiten

  • Bachelorarbeit: Vermessung von Leistungsdrosseln und Konzipierung eines Modells in MATLAB Simulink unter Berücksichtigung von Sättigung sowie des Frequenzverhaltens
  • Bachelorarbeit: Design and evaluation of a three phase current and voltage measurement device
  • Masterarbeit: Untersuchungen zur Überlastfähigkeit eines „Active Infeed Converters“ unter Einsatz von On-Line Temperaturüberwachung
  • Masterarbeit:Active Infeed Regelung basierend auf einem Repetitive Control Algorithmus unter Verwendung des H-unendlich Prinzips (Diese Arbeit wir zusammen mit dem Fachgebiet Regelungstechnik und Mechatronik betreut.)
  • Masterarbeit: Automation of an active infeed test rig with Matlab Simulink and implementation of multiple control algorithms
  • Masterarbeit (Wi.-Ing.): Entwurf und Verifikation einer Schaltung zur Impedanzmessung induktiver Bauteile mit überlagertem Gleichanteil
  • Masterarbeit: Development of a test platform fort he comparison oft he static and dynamic behaviour of PLLs
  • Masterarbeit: Entwicklung einer Regelung für einen galvanisch getrennten DC/DC-Wandler für hohe Spannungsübersetzung (Ext. Partner: Fraunhofer ISE)
  • Masterarbeit: Auslegung eines aktiven Filters zur Kompensation von Oberschwingungen
  • Masterarbeit: Comparison of Adaline and FFT Techniques for the Estimation of Power Line Harmonics
  • Masterarbeit: Paralleling of two 3-level T-type Modules with Reverse Blocking IGBTs (Ext. Partner: Fuji Electric)
  • Masterarbeit: Design & Development of a DC-DC Converter with Two Inputs & One Output for PV Power Plants (Ext. Partner: Fraunhofer ISE)
  • Masterarbeit: Modeling of Electrical Double Layer Capacitor Energy Storage System with active balancing unit in MATLAB/SIMULINK (Ext. Partner: SIEMENS AG)

Veröffentlichungen

  • „Prediction of harmonic current frequencies and amplitudes generated in Power Inductors due to Saturation in Ferrite and Iron Powder Cores“, Markus Bienholz, Gerd Griepentrog, SPEC 2016

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