Jahresbericht 2018: Der Lehrstühle für Elektrische Antriebssysteme, Elektrische Netze und Erneuerbare Energie, Elektromagnetische Verträglichkeit, Leistungselektronik

das Jahr 2018 neigt sich dem Ende zu, und so möchten wir Sie mit diesem Jahresberichtwieder über die neuesten Entwicklungen, Lehrveranstaltungen und Forschungsaktivitäten an den Lehrstühlen für „Elektrische Antriebssysteme“, „Elektrische Netze und Erneuerbare Energie“, „Leistungselektronik“ und „Elektromagnetische Verträglichkeit“ informieren.Ein besonderes Highlight 2018 war zweifelsfrei die Eröffnung unseres Netzleitstands gleich zuBeginn des Jahres. Auch in diesem Jahr haben wir in zahlreichen Forschungsprojekten Antworten auf die vielfältigen, drängenden Fragen der Energietechnik finden können. So haben wir im August das BMWigeförderte Projekt „DGCC“ erfolgreich beendet und zwei neue Projekte („ILEP“ und „REFLEX“) im Rahmen des 6. Energieforschungsprogramms gewonnen

Elektromagnetische Verträglichkeit emv : Internationale Fachmesse und Kongress für Elektromagnetische Verträglichkeit : Düsseldorf, 11.-13.03.2014

Proceedings der EMV 2014

Transient responses in reverberation chambers during testing with pulsed sinus signals

Die Dissertation beschäftigt sich mit transienten Einschwingvorgängen in Modenverwirbelungskammern, welche auf Basis verschiedener Messreihen in zwei Modenverwirbelungskammern unterschiedlicher Baugröße untersucht werden. Hierzu werden pulsmodulierte Sinussignale in beide Kammern eingespeist und durch Änderung der Rührer-, sowie Antennenpositionen zwei große Datensätze erzeugt. Auf dieser Grundlage werden die transienten Einschwingvorgänge zunächst für Einschalt- und Ausschaltvorgänge der Signalquelle unter Berücksichtigung der statistischen Eigenschaften einer allgemeinen Modenverwirbelungskammer eingehend untersucht. Aufgrund der hohen Güte einer Modenverwirbelungskammer kommt es im Mittel zu langen Einschwingzeiten nach Schaltvorgängen der Signalquelle. Dies erschwert den Betrieb für EMV-Messungen mit gepulsten Signalen geringer Pulsbreite. Es wird eine Vorkonditionierung der Eingangssignale erarbeitet, mit dem die Flankensteilheit der Pulse innerhalb der Kammer erhöht wird, ohne die Güte oder die statistischen Eigenschaften der Modenverwirbelungskammer ändern zu müssen. Der Vergleich mit dem herkömmlichen Verfahren, Absorber in die Kammer einzufügen, zeigt, dass die Vorkonditionierung weniger Eingangsleistung benötigt und zusätzlich das Problem der maximal zulässigen Beladung umgeht.This dissertation is about the transient responses to pulsed signals in reverberation chambers based on measurements in two reverberation chambers of different sizes. Pulse-modulated sinus signals are coupled into both chambers and two large measurement-databases are generated through variation of stirrer and antenna positions. With this foundation first the transient responses to the turn-on and turn-off sequences of the signal source are analyzed considering the statistical characteristics of common reverberation chambers. Due to the high quality factor of reverberation chambers the rise- and fall-times following the switching of the signal source are long. This makes EMC-measurements with pulsed signals of short pulse-width difficult. A pre-conditioning of the input signals coupled to the reverberation chamber is developed, increasing the slew rate of the pulses inside the chamber without changing the quality factor or the statistical characteristics of the reverberation chamber. The comparison to the usual practice of adding absorbers to the chamber shows, that the pre-conditioning requires significantly less power and circumvents issues with the maximum loading of reverberation chambers

Proceedings EMV Kongress 2022 : Internationale Fachmesse und Kongress für Elektromagnetische Verträglichkeit

Proceedings der EMV 202

Grundlagen und Anwendungen von Modenverwirbelungskammern

Ziel dieser Arbeit ist es, zunächst den theoretischen Erkenntnisstand zu Modenverwirbelungskammern in einer geschlossenen Form zusammenzufassen. Dies ist nötig, da das Wissen über die Grundlagen der Modenverwirbelungskammern über eine Fülle von Publikationen verteilt ist und sich eine Reihe von Fehlern, Vorurteilen und pauschalen Aussagen bereits tradiert hat. Der Grundlagenteil dieser Arbeit kann zusammen mit der ausführlichen Bibliographie als solide Basis für zukünftige Arbeiten dienen. Die Bibliographie ist hierbei zweigeteilt: Neben den Referenzen der Arbeit findet sich eine ausführliches Verzeichnis ergänzender Literatur. Der Anwendungsteil beschäftigt sich zunächst mit der IEC Norm 61000-4-21. Darüber hinaus werden für den Bereich der Qualifizierung des Modenrührers sowie für die Messungen der Güte und der Emissionen neue Verfahren vorgeschlagen. Sehr aktuell ist der Abschnitt zum Vergleich verschiedener Messumgebungen: Zurzeit beziehen sich alle Grenzwerte (aus historischen Gründen) ausschließlich auf Messungen auf Freifeldern oder (Halb-) Absorberhallen. Damit zukünftig Modenverwirbelungskammern angewendet werden können benötigen die Produktnormungskomitees eine solide Grundlage zur Umrechnung der Grenzwerte bzw. Testfeldstärken. Die genaue Analyse verschiedener Verfahren offenbart dabei zusätzlich spezifische Schwächen und Stärken, die jedes der konkurrierenden Verfahren aufweist. Aus der Sicht des Autors gibt es nicht das eine Verfahren, das allen anderen überlegen ist. Es zeigt sich vielmehr, dass die Verfahren aufgrund ihrer physikalischen Spezifika nur für bestimmte Messungen, für bestimmte Prüflinge oder für bestimmte Frequenzbereiche überlegen sind. In den Anhängen findet sich Material zu den relevanten statistischen Verteilungsfunktionen sowie eine Reihe von Hilfsprogrammen, die dem Anwender den Einstieg in die statistische Analyse erleichtern sollen

Elektromagnetische Verträglichkeit emv : Internationale Fachmesse und Kongress für Elektromagnetische Verträglichkeit. Creating a compatible future. Köln, 17.-19.03.2020

Proceedings der EMV 2020

Modellbasierte Analyse der Störfestigkeit von Kfz-Bussystemen

Die Entwicklung und Integration neuer Fahr- und Sicherheitsfunktionen in ein Fahrzeug erfordern den schnellen und sicheren leitungsgebundenen Austausch von Daten zwischen Sensoren und Steuergeräten. Die Robustheit der fahrzeuginternen Datenübertragung mittels Bussystemen kann jedoch durch externe elektromagnetische Felder beeinträchtigt werden. Die modellbasierte Analyse ist ein wichtiges Werkzeug, mit dem systematische Untersuchungen der Störfestigkeit von Bussystemen gegenüber eingekoppelten elektromagnetischen Feldern bereits in einer frühen Entwicklungsphase durchgeführt werden können. Es werden dazu Modelle der Physical Layer von Automotive Ethernet und CAN FD, sowie für die Einkopplung von externen Feldern in Kommunikationsleitungen für den Einsatz in Netzwerksimulationstools vorgestellt. Auf Basis von messtechnischen Analysen können Bewertungskriterien für die Störfestigkeit von Bustransceivern formuliert werden. Die Modelle für Bussysteme, Koppelpfade und Fehlerkriterien können für den Aufbau von Simulationen verwendet werden, um Parameterstudien zur Identifikation kritischer Einflussparameter der Störeinkopplung durchzuführen. Es wird eine Methodik vorgestellt, mit der die Störfestigkeit verschiedener Topologien, Koppelstrecken und Bussysteme systematisch untersucht, bewertet und verglichen werden kann. Neben der Analyse der Störfestigkeit werden Maßnahmen zur Reduktion der Störungen in Bussystemen, wie die Wahl von Geometrieparametern potentieller Koppelpfade und der Aufbau der Terminierungsnetzwerke diskutiert. Ein neues Konzept zur Erhöhung der Übertragungssicherheit auf Basis der Synchronisation von Störquelle und Bussystem wird vorgestellt und analysiert. Während wiederkehrende Schalthandlungen von leistungselektronischen Komponenten zu einer Störeinkopplung in ein Bussystem und damit zu einer erheblichen Reduktion der Zuverlässigkeit der Übertragung führen, können mit der neuen kooperativen Betriebsstrategie störungsfreie Zeitintervalle für eine robuste und latenzarme Datenübertragung genutzt werden. Mit den neuen Simulationsmodellen können verschiedene Topologien und Bussysteme, sowie Maßnahmen zur Erhöhung der Störfestigkeit simulationsbasiert untersucht und verbessert werden

Simulation der Zerstörwirkung von elektrostatischen Entladungen (ESD) auf Kfz-Elektroniksysteme

Die Eigenschaften von elektrostatischen Entladungen stellen ein erhebliches Störpotential für elektronische Bauelemente und Geräte dar. Es sind daher Maßnahmen notwendig um empfindliche Bauelemente zu schützen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine Simulationsmethode erarbeitet, welche es erlaubt, die leitungsgebundene Auswirkung von transienten Pulsen auf Kfz-Elektroniksystemen zu analysieren und zu bewerten. Der Simulationsansatz kann dazu verwendet werden um ESD-Schutzstrategien in Kfz-System zu beurteilen, die dafür notwendigen Komponenten zu dimensionieren und die dabei entstehenden Phänomene und Effekte zu analysieren. Mit den dabei erstellten Modellen ist es möglich, sowohl das elektrische Verhalten als auch die Ausfallschwelle der belasteten Systeme mittels gängiger Simulatoren zu ermitteln. Die dabei erarbeiteten Verfahren zur Modellierung der einzelnen Komponenten erlauben es das ESD Verhalten der betrachteten Systeme mit einem vertretbaren Modellierungsaufwand zu bewerten. Hierbei konnte unter anderem ein Ansatz entwickelt werden, welcher das nichtlineare Verhalten von ESD- Schutzkomponenten und IC-Eingängen unter Pulsbelastung beschreibt. Darauf aufbauend wurde ein thermisches Ausfallmodell entwickelt. Bei der Erstellung der Verfahren wurde darauf geachtet, dass alle notwendigen Modellparameter mithilfe von Messungen ermittelt werden können. Dies gilt sowohl für das nichtlineare Verhalten von diskreten Bauelementen, als auch für die Parameter zur Beschreibung des Verhaltens von IC-Eingängen unter Pulsbelastung und die darauf aufbauenden thermischen Ausfallmodelle