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Lehre

MA – Parametrierbare Steuerungslogik

Parametrierbare Steuerungslogik für ein intelligentes Schaltermodul

Schnell reagierende, reversible und parametrierbare halbleiterbasierte Schaltelemente sind ein wesentliches Element intelligent agierender Leistungsverzweigungen. Werden solche Leistungsverzweiger seriell verschaltet, muss an zentraler Stelle entschieden werden welches Schaltelement geöffnet werden soll, um einen Netzfehler unter geringstmöglicher Beeinträchtigung der Netzfunktion vom Netz zu isolieren. Vorhandene Smart-Power-Schalter verfügen nicht über die hierfür nötigen Schnittstellen. Die zum Herbeiführen einer Entscheidung benötigte Zeitspanne muss dabei von der insgesamt für den Abschaltvorgang verfügbaren Zeit abgezogen werden. Zur effizienten Nutzung der verfügbaren Zeit soll die Logik des Schaltelements daher mit einem FPGA realisiert werden.

In dieser Arbeit sollen die Anforderungen, die an die Steuerungsebene eines aktiven, leistungshalbleiterbasierten Schaltelements zum Einsatz in einem solchen Stromverteiler zu stellen sind, ermittelt und analysiert werden. Besonders sollen dabei die Entscheidungslogik, die Sensorschnittstellen und die Kommunikationsschnittstellen zur untergeordneten Leistungselektronik und zur übergeordneten Steuerungsebene, sowie die Skalierbarkeit der zugrundeliegenden Architektur berücksichtigt werden.

Es ist ein geeignetes FPGA mit der zugehörigen Entwicklungsumgebung auszuwählen. Für dieses sollen die nötigen Grundfunktionen sowie eine Ablaufsteuerung entworfen und implementiert werden. Dabei sollen die zuvor erhobenen architektonischen, funktionalen und zeitlichen Anforderungen berücksichtigt werden.

Die gefundene Lösung soll anhand einer vorhandenen Leistungsstufe  experimentell mit einer bestehenden mikrocontrollerbasierten Implementierung verglichen werden.

Bearbeiter: Thomas Huber

Betreuer: Christian Sültrop (Fraunhofer IISB) – Telefon: 09131-761121; Email: Christian.Sueltrop@iisb.fraunhofer.de

Für Studienfächer: EEI, Mechatronik

Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Martin März