Institut für
Nachhaltige
Energiesysteme

Ki (künstliche Intelligenz) und smart-Energy. Abstrakte Mischtechnik

Mechatronische und Regenerative Energiesysteme

Prof. Dr.-Ing. habil. Christoph M. Hackl

2 Personen Reden über einen Motor welcher offen liegt

Der Forschungsbereich mechatronische und regenerative Energiesysteme beschäftigt sich mit der Modellierung, Systemidentifikation, Fehlerdetektion, Zustandsüberwachung und Regelung von mechatronischen und regenerativen Energiesystemen. Besonderes Augenmerk liegt auf Effizienz, Fehlertoleranz, Intelligenz, Robustheit und Zuverlässigkeit der betrachteten, selbstlernenden Systeme und Komponenten. Die besondere interdisziplinäre Expertise des Forschungsbereichs verbindet die ingenieurstechnischen Disziplinen elektrische Antriebstechnik, Leistungselektronik, Mechatronik mit den mathematischen Disziplinen der Regelungs- und Systemtheorie.

Eine wissenschaftliche Infografik stellt einen zyklischen Forschungsprozess im Bereich intelligenter Systeme und Komponenten in drei horizontalen Ebenen dar; die obere Reihe enthält drei weiße, rechteckige Textboxen zu den Themen Zusatzfunktionen, Intelligente Komponenten & Systeme sowie Spezifikation, Entwurf & (Bau), welche durch hellblaue Pfeile von links nach rechts verbunden sind; die mittlere Reihe veranschaulicht verschiedene Anwendungsfelder durch sechs quadratische Bilder, die von links nach rechts Industrie-Schornsteine mit einer SWM-Wand, einen orangefarbenen Roboterarm, das transparente Modell einer Windkraftanlage, eine schwimmende Plattformkonstruktion auf dem Wasser, das Chassis eines Elektroautos sowie die Schnittansicht eines Elektromotors zeigen; die untere Reihe führt den Kreislauf über vier von rechts nach links mit hellblauen Pfeilen verbundene Textboxen zu Modellierung, Systemidentifikation & Self-Commissioning, Regelung und Betriebsführung fort, während zwei vertikale Pfeile an den Außenrändern den geschlossenen Zyklus vervollständigen.

Die aktuellen Forschungsschwerpunkte liegen auf der Modellierung und Analyse von Stromnetzen und deren Harmonischen (Vier-Leiter-System) und der Modellierung und Regelung der elektrischen Komponenten von Elektrofahrzeugen, Biogas-Anlagen, Flugwindkraftanlagen, Geothermieanlagen, Groß- und Klein-Windkraftanlagen und Wellenkraftwerken. Nähere Informationen können auf der Laborseite des Forschungsbereichs eingesehen werden.

Ein Forscher sitzt mit dem Rücken zur Kamera an einem langen Labortisch und überwacht Versuchsdaten auf zwei großen Computermonitoren, auf denen Diagramme und Tabellenstrukturen zu sehen sind; links im Hintergrund steht ein großer, grau-blauer Klimaschrank der Marke ACS mit einem beleuchteten Sichtfenster, durch das eine dichte Kabelstruktur im Inneren erkennbar ist; am linken Bildrand stehen zwei weitere Personen im Profil und beobachten das Geschehen in der hellen, fensterreichen Laborumgebung.

Räume

Die Laborflächen des Forschungsbereichs befinden sich in den Räumen B0.172 (Verbundlabor des ISES), B0.254 und B.0275. (Raumfinder )

Ausstattung

Ein Forscher sitzt auf einem Bürostuhl im Bildzentrum und bedient aufmerksam den Touchscreen eines Messmonitors, welcher in einen großen, geöffneten Elektronik-Schaltschrank integriert ist; der Schaltschrank ist mit diversen Kabeln, Stromversorgungen und Modulen bestückt; rechts im Vordergrund stehen ein digitales Oszilloskop sowie weitere Laborgeräte auf einem Tisch vor einer hohen Gittertrennwand, während auf einem blauen Rollwagen auf der linken Bildseite ein Zimmer-Leistungsanalysator platziert ist und die technische Laborumgebung vervollständigt.

Die Ausstattung des Labors für Mechatronische und Regenerative Energiesysteme (LMRES) dient sowohl zu Lehr- als auch zu Forschungszwecken und umfasst:

eine Vielzahl elektrischer Maschinen unterschiedlicher Leistungsklassen (u.a. doppelt-gespeiste Asynchronmaschinen, elektrisch-erregte Synchronmaschinen, Permanentmagnet-Synchronmaschinen, Reluktanz-Synchronmaschinen und Mehrphasen-Maschinen);
eine Vielzahl von Umrichtern unterschiedlicher Leistungsklassen (u.a. Zwei- und Mehr-Level-Umrichter mit frei steuerbaren Ventilen);
verschiedene Netzfiltertopologien (L-, LC-, LCL-Filter) für die netzseitige Anbindung von leistungselektronischen Stellgliedern;
Netzemulator zur Emulation von Netzunsymmetrien, -harmonischen und -fehlern;
galvanisch getrennter Stelltransformator;
hochauflösende Sensorik (u.a. Strom-, Spannungs-, Momentensensoren und Drehgeber);
dSPACE-Realzeitsysteme für das Rapid-Prototyping von Regel- und Steueralgorithmen;
Standardlaborausstattung (u.a. Oszilloskope, Multimeter, Labornetzteile, Lötstation).