In der heutigen Zeit, kommt erneuerbaren Energien eine immer grössere Bedeutung zu, da natürliche Ressourcen knapper und ökologische Aspekte immer wichtiger werden.

Unser Industriepartner verfolgt ein Projekt, in welchem es darum geht, Windenergie auch bei kleinen Windstärken in elektrische Energie umzuwandeln. Mittels Windrad und Synchrongenerator wird elektrischer Strom variabler Frequenz und Spannung erzeugt. In dieser Diplomarbeit ging es darum, die Energie des Generators so aufzubereiten, dass sie von einem Industriewechselrichter ins Netz eingespiesen werden kann. Dieser Wechselrichter braucht konstante Gleichspannung.

Ziel der Arbeit war es, dieses Problem mittels ungesteuerter Gleichrichterbrücke und geregeltem Hochsetzsteller zu lösen. Wir erstellten mit Matlab, Simulink ein Simulationsmodell der Schaltung, um gewisse Schwierigkeiten frühzeitig erkennen zu können und wertvolle Informationen für den Aufbau zu sammeln. Es wurde ein Steuer- und ein Leistungsprint erstellt, wobei vor allem das Layout und die Evaluation der Bauteile des Leistungsprints ungeahnt viel Zeit beanspruchten. Die einzelnen Elemente wurden in ein selbst angefertigtes Gehäuse eingebaut.

Die Schaltung wurde getestet und funktioniert bis zum Betrieb mit einigen Kilowatt. Da keine geeigneten Lastwiderstände gefunden werden konnten, waren Messungen im Nennbetrieb leider nicht möglich. Erste Tests mit angeschlossenem Wechselrichter sind gemacht worden, konnten jedoch noch nicht ganz abgeschlossen werden.

Für die Lastsimulierung von Antriebsaggregaten wird oft eine Magnetpulverbremse verwendet. Mit den vorhandenen Bremsen können in Laborversuchen Kleinmotoren der Leistungsklasse 1kW belastet werden. Die vorhandenen Steuergeräte arbeiten nicht optimal. Ziel der Diplomarbeit ist es, ein neues Steuergerät für diese Bremsen zu entwickeln, welches den geforderten Bedürfnissen entspricht. Das Gerät soll Drehzahl und Drehmoment der Antriebsmaschine messen und das entsprechende Eingangssignal der Bremse generieren.

Die Magentpulverbremse ist folgendermassen Aufgebaut: Zwischen Rotor und Stator befindet sich ein Magnetpulver. Auf dem Stator bewirkt die Erregerspule ein Magnetfeld, das über den Rotor geschlossen ist. Das Pulver richtet sich im Magnetfeld aus und erzeugt eine klemmende Wirkung zwischen Rotor und Stator. Das übertragene Drehmoment ist abhängig vom Magnetfeld und wird auf einen Biegestab übertragen. Durch die Messung der Verbiegung mittels Dehnungsmessstreifen wird das Bremsmoment ermittelt, das zur Regelung der Bremse benötigt wird.

Wie sich herausstellte, wurde das Bremsmoment nicht zuverlässig gemessen. Mit grossem Zeitaufwand wurde dieses Problem gelöst. Basierend auf den gewonnenen Erkenntnissen entwickelten wir das Steuergerät.