Elektrische Antriebssysteme
An elektrischen Betriebssystemen arbeitet das Institut für Leistungselektronische Systeme (ELSYS) der Technischen Hochschule Nürnberg. Es befasst sich mit der Entwicklung und Optimierung moderner elektrischer Antriebssysteme mit besonderem Fokus auf Leistungselektronik, Regelungsverfahren und effiziente Betriebsstrategien. Ziel der Forschung ist es, durch neue Umrichterkonzepte, fortschrittliche Modulations- und Regelungsansätze sowie eine systematische Betrachtung von Inverter und elektrischer Maschine die Effizienz, Leistungsdichte und Funktionalität elektrischer Antriebe zu verbessern. Dabei werden sowohl klassische modellbasierte Methoden als auch neuartige Ansätze, beispielsweise aus dem Bereich der künstlichen Intelligenz, untersucht. Die Forschung verbindet somit Leistungselektronik, Antriebstechnik und Regelungstechnik und adressiert aktuelle Herausforderungen moderner elektrischer Antriebssysteme.
Die entwickelten Konzepte sind insbesondere relevant für Anwendungen in der Elektromobilität, industriellen Automatisierung, Robotik sowie weiteren Bereichen, in denen effiziente und hochdynamische elektrische Antriebe benötigt werden.
hochdynamische und effiziente elektrische Antriebe z.B. in der:
- Automobilindustrie
- industriellen Automatisierung
- und Robotik
- Leistungselektronik für Antriebsumrichter: Einsatz unterschiedlicher Topologien (2L, 3L, Resonant, Multilevel) und Halbleitertechnologien (SiC, GaN, Hybrid)
- Effiziente Betriebsstrategie Inverter (Variable-PWM, Modulationsverfahren, Übermodulation)
- Effiziente Betriebsstrategie Maschine (unterschiedliche Maschinentypen, MTPx)
- Anwendungsspezifische Funktionen:
- Harmonic Current Injection zur Geräuschoptimierung
- Lagegeberlose Regelung
- Nutzung verschiedene Stromsensor-Topologien (single Shunt, DC-Shunt,...)
- Neuartige Regelungsverfahren:
- Model Predictive Control
- KI-Regelverfahren (z.B. mittels Reinforcement Learning)
- Motorprüfstände bis 400kW (Drehzahlbereich bis 40.000rpm, Drehmomentbereich bis 5.000Nm)
- präzise Leistungsmessung mehrphasiger Systeme
- Laser-Vibrometer zur Schwingungsanalyse
- Entwicklung und Optimierung von elektrischen Antriebssystemen (Inverter, Maschine, Regelung)
- Auslegung und Bewertung von Umrichtertopologien sowie Auswahl geeigneter Leistungshalbleitertechnologien (z. B. SiC, GaN)
- Messungen und Charakterisierung von elektrischen Maschinen (z. B. Kennfeldaufnahme, Verlustanalyse, Effizienzbestimmung)
- experimentelle Untersuchung und Wirkungsgradanalyse von Inverter-Maschine-Systemen auf Motorprüfständen (vom Kleinleistungsbereich bis zu 400 kW)
- Validierung und Optimierung von Modulations- und Regelungsverfahren für elektrische Antriebe
- Akustik- und Schwingungsanalysen elektrischer Antriebe (z. B. zur Geräuschreduktion oder NVH-Optimierung) mittels vibroakustischer Messtechnik
- Hardware-nahe Validierung neuer Regelungs- und Steuerungsverfahren auf realen Prüfständen
- Unterstützung bei Prototyping und Funktionsnachweis neuer Antriebskonzepte oder Regelstrategien
- gemeinsame Forschungs- und Entwicklungsprojekte sowie Machbarkeitsstudien für neue elektrische Antriebstechnologien
- technische Beratung und Schulungen im Bereich Leistungselektronik, elektrische Antriebe und Regelungstechnik
Schauen Sie unseren Forschenden über die Schulter und lassen Sie sich die Entwicklung von neuen Antriebssystemen Schritt für Schritt erklären:
Regelungsalgorithmen für den energieeffizienten Betrieb
Forschungsprojekte
Influence of manufacturing process on AC – motors
Fertigungsorientierte Auslegung elektrischer Antriebe
KI-Power
