BA – Strommessung mittels leiterplattenintegrierter Rogowski-Spulen
Untersuchungen zur Strommessung mittels leiterplattenintegrierter Rogowski-Spulen
Kurzzusammenfassung
Die Forderung nach energie- und ressourcensparender Technik wird vor dem Hintergrund einer klimabewussteren Gesellschaft größer. Die Leistungselektronik bietet viele Chancen und Möglichkeiten und gilt zweifellos als Zukunftsmarkt. Leistungselektronische Schaltungen müssen hierbei sicher und zuverlässig arbeiten. Eine Stromüberwachung in diesen ist daher essenziell.
In dieser Bachelorarbeit wird das Prinzip der Rogowski-Spule zur Strommessung genutzt. Diese werden kompakt in Leiterplatten integriert. Nach theoretischen Betrachtungen werden verschiedene Rogowski-Spulen-Anordnungen für unterschiedliche Frequenzbereiche ausgelegt. Für die Strommessung mittels Rogowski-Spulen werden niedrige Frequenzen, typische und sehr hohe Stromsteilheiten bzw. Kurzschlussstromsteilheiten unterschieden.
Das Spulendesign, die Spulenparameter und die Integratorschaltungen werden näher betrachtet. Diese werden messtechnisch verglichen und untersucht und wichtige Erkenntnisse für die Strommessung mittels leiterplattenintegrierter Rogowski-Spulen vorgestellt. Am Ende wird eine Rogowski-Spulen-Anordnung präsentiert, welche eine sehr große Bandbreite bei hoher Sensitivität aufweist.
Abstract
The demand for energy- and resource-saving technology is growing because of a more climate-conscious society. Power electronics offers many opportunities and is undoubtedly considered a future market. Power electronic circuits have to work safely and reliably. Current monitoring in these is therefore essential.
In this bachelor thesis, the principle of the Rogowski coil is used for current measurement. The coils are compactly integrated into printed circuit boards. After theoretical calculations, different Rogowski coils are designed for different frequency ranges. A distinction is made between low current frequencies, high current slew rates and short-circuit current slew rates.
The coil design, the coil parameters and the integrator circuits are examined in more detail. These are compared and investigated in several measurements. Key findings for current measurements with integrated printed circuit board Rogowski coils are introduced. At the end, a Rogowski coil is presented, which combines a very wide bandwidth and high sensitivity.
Bearbeiter: Danti Khouri
Betreuer: Simon Quergfelder (Fraunhofer IISB) – Telefon: 09131-761653; Email: Simon.Quergfelder@iisb.fraunhofer.de
Für Studienfächer: EEI
Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Martin März