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The continuously growing amount of renewable sources starts compromising the stability of electrical grids. Contradictory to fossil fuel power plants, energy production of wind and photovoltaic (PV) energy is fluctuating. Although predictions have significantly improved, an outage of multi-MW offshore wind farms poses a challenging problem. One solution could be the integration of storage systems in the grid. After a short overview, this paper focuses on two exemplary battery storage systems, including the required power electronics. The grid integration, as well as the optimal usage of volatile energy reserves, is presented for a 5- kW PV system for home application, as well as for a 100- MW medium-voltage system, intended for wind farm usage. The efficiency and cost of topologies are investigated as a key parameter for large-scale integration of renewable power at medium- and low-voltage.
Der Internally Commutated Thyristor (ICT) : ein neuartiger GCT mit integrierter Ausschalteinheit
(2007)
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Relativlage zwischen einem feststehenden Teil und einem zu demselben in eine Bewegungsrichtung bewegbaren beweglichen Teil, wobei der feststehende Teil mit einem Wiegandsensor versehen ist, wobei der Wiegandsensor zwischen zwei gegenpolig zueinander ausgebildeten Permanentmagneten angeordnet ist und dass der bewegliche Teil eine Mehrzahl von beabstandet zueinander angeordneten Magnetisierungsstegen aus einem magnetisch leitenden Material aufweist, die in der Bewegungsrichtung zumindest eine gleich große Erstreckung aufweisen wie der Permanentmagnet, dass ein Abstand zwischen benachbarten Magnetisierungsstegen derart gewählt ist, dass in einer ersten Relativlage ein erster Permanentmagnet von einem der Magnetisierungsstege überdeckt ist und ein zweiter Permanentmagnet nicht von einem der Magnetisierungsstege überdeckt ist.
Motivation-based Learning: Teaching Fundamentals of Electrical Engineering with an LED Spinning Top
(2018)
Das von Texas-Instruments (TI) vertriebene Interface CBL2 wird über einige TI-Grafik-Rechner (TI-92, TI-89 usw.) angesteuert. Wegen seiner Handlichkeit wird dieses System beim Unterricht in wechselnden Räumen »großen« Messwerterfassungssystemen oft vorgezogen. Das CBL2 bietet drei analoge Eingänge, die immerhin mit 10 Bit Auflösung und bis zu einer Frequenz von 50 kHz arbeiten. Weiterhin besitzt das CBL2 eine Buchse für angeblich nur einen digitalen Ein- bzw. Ausgang. An diesem Eingang wird standardmäßig hauptsächlich der Bewegungssensor CBR betrieben. In diesem Beitrag werden Erweiterungsmöglichkeiten dieses Anschlusses beschrieben.
This thesis introduces the Integrated Emitter Turn-Off (IETO) Thyristor as a new high-power device. Known state-of-the-art research activities like the Dual GCT, the ETO thyristor and the ICT were presented and critically reviewed. A comparison with commercialized solutions identifies the pros and cons of each type of device family. Based on this analysis, the IETO structure is proposed, covering most benefits of each device class. In particular the combination of a MOS-assisted turn-off with a thyristor-based device allows a voltage-controlled MOS switching and the low on-state voltage of the thyristors. The following synthesis of an IETO device stands on a three-dimensional field of optimization spanned by electric, mechanical and thermal aspects. From an electric point of view, the lowest possible parasitic inductance and resistance within the commutation path are optimization criteria. The mechanical construction has to withstand the required contact pressure of multiple kilo Newtons. Finally, thermal borders limit the maximum average current of the device. FEM simulations covering these three aspects are performed for several design proposals. An IETO prototype is constructed and measurements on various test benches attest thermal, mechanical and electric performance. A local decoupling of the external driver stage and the presspack housing is presented by a cable connection. This separation enables a thermal and mechanical independence, which is advantageous in terms of vibrations and thermal cycles including increased reliability. The electric pulse performance of the prototype device is a factor of 3.1 above today''s solutions. In single-pulse measurements, a current up to 1600 A was successfully turned off at 115°C with an active silicon area of 823 mm². One reason for this increased turn-off capability is the extremely low-inductive construction. Additional functionality of the IETO thyristor like over-current self-protection and defined short-circuit failure state are successfully verified.
Wir stellen einen USB-Baustein vor, der eine kostengünstige und universelle Möglichkeit schafft , im Unterricht den Themenkreis Messen-Steuern-Regeln zu behandeln. Die Funktionalität orientiert sich am CVK-Interface der Firma Fischertechnik. Im Gegensatz zu kommerziellen Lösungen erlaubt unser Aufbau auch den preiswerten Einsatz in Gruppen- oder Einzelarbeit. Abschließend berichten wir über ein Beispiel aus dem Unterrichtseinsatz.
The Scarab Project
(2015)
Urban Search and Rescue (USAR) is an active research
field in the robotics community. Despite recent advances
for many open research questions, these kind of systems are
not widely used in real rescue missions. One reason is that such
systems are complex and not (yet) very reliable; another is that
one has to be an robotic expert to run such a system. Moreover,
available rescue robots are very expensive and the benefits of
using them are still limited.
In this paper, we present the Scarab robot, an alternative
design for a USAR robot. The robot is light weight, humanpackable
and its primary purpose is that of extending the
rescuer’s capability to sense the disaster site. The idea is that a
responder throws the robot to a certain spot. The robot survives
the impact with the ground and relays sensor data such as
camera images or thermal images to the responder’s hand-held
control unit from which the robot can be remotely controlled.
Unser Zuhause wird zunehmend intelligenter. Smart Homes bieten uns die Steuerung von Haus- oder Unterhaltungstechnik bequem vom Smartphone aus. Junge Familien nutzen die Technologie, um mittels vernetzten Babymonitorsystemen ihren Nachwuchs von überall aus im Blick zu haben. Davon auszugehen, dass solche Systeme mit einem Fokus auf Sicherheit entwickelt wurden, um die sehr persönlichen Daten zu schützen, ist jedoch ein Trugschluss. Die Untersuchung eines handelsüblichen und keineswegs billigen Systems zeigt, dass die Geräte sehr einfach kompromittiert und missbraucht werden können.