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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.
This paper presents the latest prototype of the integrated emitter turn-off thyristor concept, which potentially ranks among thyristor high-power devices like the gate turn-off thyristor and the integrated gate-commutated thyristor (IGCT). Due to modifications of the external driver stage and mechanical press-pack design optimization, this prototype allows for full device characterization. The turn-off capability was increased to 1600 A with an active silicon area of 823mm2 . This leads to a transient peak power of 672.1kW/cm² . Within this paper, measurements and concept assessment are presented and a comparison to state-of-the-art IGCT devices is provided.
Sensitivity of phase detection techniques in aerated chute flows to hydraulic design parameters
(2012)
Bei der Ausarbeitung des nationalen Anwendungsdokumentes zur DIN EN 1998-1 waren die in der ENV-Fassung enthaltenen vereinfachten Regeln im Lichte aktueller Forschungsergebnisse zu überprüfen und zu überarbeiten. Die gleiche Aufgabe stellte sich auch für die Neufassung der DIN 4149. In beiden Fällen sind neben konstruktiven Regeln für die Art und Anordnung der zur Gebäudeaussteifung heranzuziehenden Wände im Grundriss Tabellen enthalten, die unter bestimmten Bedingungen den Entfall eines rechnerischen Nachweises der Tragwände im Erdbebenfall ermöglichen. Dies ist für Schwachbebengebiete, wie sie in Deutschland und anderen Ländern Mitteleuropas anzutreffen sind, sinnvoll, um unnötigen Rechenaufwand sowie Probleme mit der Führbarkeit von Nachweisen so weit wie möglich auszuschalten. Im vorliegenden Beitrag werden die Hintergründe der vereinfachten Regeln diskutiert und die Ergebnisse der Anwendung mit verschiedenen Rechenverfahren verglichen und bewertet.
Moderne Mauerwerksbauten müssen nach heutigen Anforderungen architektonisch, statisch, energetisch sowie schall- und brandschutztechnisch optimal ausgelegt sein. Aufgrund der Komplexität und engen Verzahnung der einzelnen Anforderungen ist eine integrale Gebäudeplanung zur Erzielung einer qualitativ hochwertigen Bauwerkslösung unbedingt notwendig. Diese erfordert von den Fachplanern vertieftes Spezialwissen in den verschiedenen Bereichen, um insbesondere die Schnittstellen und Bauwerksdetails korrekt zu planen und auszuführen. Der Beitrag stellt die integrale Gebäudeplanung am Beispiel eines Geschossbaus in Ziegelbauweise mit Lösungen für wesentliche Detailpunkte vor
Two types of microvalves based on temperature-responsive poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm) and pH-responsive poly(sodium acrylate) (PSA) hydrogel films have been developed and tested. The PNIPAAm and PSA hydrogel films were prepared by means of in situ photopolymerization directly inside the fluidic channel of a microfluidic chip fabricated by combining Si and SU-8 technologies. The swelling/shrinking properties and height changes of the PNIPAAm and PSA films inside the fluidic channel were studied at temperatures of deionized water from 14 to 36 °C and different pH values (pH 3–12) of Titrisol buffer, respectively. Additionally, in separate experiments, the lower critical solution temperature (LCST) of the PNIPAAm hydrogel was investigated by means of a differential scanning calorimetry (DSC) and a surface plasmon resonance (SPR) method. Mass-flow measurements have shown the feasibility of the prepared hydrogel films to work as an on-chip integrated temperature- or pH-responsive microvalve capable to switch the flow channel on/off.
Netzsektoren und deren adäquate Regulierung sind ein sehr relevantes und aktuelles Thema. Dies gilt sowohl für die ökonomische Theorie, die sich sehr intensiv damit auseinandersetzt und in den letzten Jahrzehnten zahlreiche neue Erkenntnisse gewonnen hat. Es gilt ebenso für die Politik, in der Regulierungsfragen kontrovers diskutiert werden und dies nicht nur unter ökonomischen Gesichtspunkten. Es gilt selbstverständlich für die regulierten Unternehmen selbst, deren Tätigkeit durch die staatlichen Regulierungsvorgaben markant beeinflusst wird. Nicht nur die konkreten Inhalte der Regulierungsregime sowie die verbleibenden Freiheitsgrade in der Ausgestaltung sind von Bedeutung, sondern ebenso die Umsetzung durch die Regulierungsbehörden. All dies gilt für den Strommarkt und seinen regulatorischen Hintergrund in besonderer Weise. Die Entflechtung der Stromübertragungsnetze von der Stromproduktion und damit die Vorgaben für die Organisation der Wertschöpfungsketten in den Elektrizitätsunternehmen sind seit dem Beginn des europäischen Liberalisierungsprozesses der Strommärkte ein wichtiges und kontrovers diskutiertes Regulierungselement. Den Fokus bildet das vertikale Unbundling, das letztlich die Diskriminierung von Wettbewerbern durch Anbieter mit aggregierten Wertschöpfungsketten verhindern soll, indem diese gezwungen werden, ihren "Netzteil" anders zu organisieren oder zu verkaufen. Den Mitgliedsstaaten blieben Freiräume in der Ausgestaltung, die in Deutschland erst vor kurzem konkretisiert wurden, und die für die regulierten Unternehmen die Nutzung eines Wahlrechts beinhalten. Der wirtschaftspolitischen folgt nun eine unternehmerische Abwägungsentscheidung.
As the potential of a next generation network (NGN) is recognised, telecommunication companies consider switching to it. Although the implementation of an NGN seems to be merely a modification of the network infrastructure, it may trigger or require changes in the whole company, because it builds upon the separation between service and transport, a flexible bundling of services to products and the streamlining of the IT infrastructure. We propose a holistic framework, structured into the layers ‘strategy’, ‘processes’ and ‘information systems’ and incorporate into each layer all concepts necessary for the implementation of an NGN, as well as the alignment of these concepts. As a first proof-of-concept for our framework we have performed a case study on the introduction of NGN in a large telecommunication company; we show that our framework captures all topics that are affected by an NGN implementation.
Die Veränderungen des Telekommunikationsmarktes haben in der Praxis zu einer Vielzahl von Transformationsprojekten geführt. Was gehört aber zu einem “Transformationsprojekt”, welche Prozesse und Systeme werden verändert? Zur Beantwortung dieser Frage haben wir 184 Berichte zu Projekten analysiert, die als "Transformationsprojekte" bezeichnet waren. Für die Analyse haben wir einen Kodierungsrahmen konzipiert und anhand dessen die Berichte mit einem hierarchischen Clustering-Verfahren in Themen gruppiert. Die Ergebnisse liefern Hinweise über die in der Praxis gesetzten Schwerpunkte und Prioritäten. Sie können
somit als Unterstützung für Unternehmen dienen, die ein Transformationsprojekt planen. Sie weisen zudem darauf hin, in welchen Bereichen eines Unternehmens Unterstützung durch wissenschaftlich erprobte Werkzeuge und Modelle nötig ist.
Enceladus explorer - A maneuverable subsurface probe for autonomous navigation through deep ice
(2012)
The ”IceMole“ is a novel maneuverable subsurface ice probe for clean in-situ analysis and sampling of subsurface ice and subglacial water/brine. It is developed and build at FH Aachen University of Applied Sciences’ Astronautical Laboratory. A first prototype was successfully tested on the Swiss Morteratsch glacier in 2010. Clean sampling is achieved with a hollow ice screw (as it is used in mountaineering) at the tip of the probe. Maneuverability is achieved with a differentially heated melting head. Funded by the German Space Agency (DLR), a consortium led by FH Aachen currently develops a much more advanced IceMole probe, which includes a sophisticated system for obstacle avoidance, target detection, and navigation in the ice. We intend to use this probe for taking clean samples of subglacial brine at the Blood Falls (McMurdo Dry Valleys, East Antarctica) for chemical and microbiological analysis. In our conference contribution, we 1) describe the IceMole design, 2) report the results of the field tests of the first prototype on the Morteratsch glacier, 3) discuss the probe’s potential for the clean in-situ analysis and sampling of subsurface ice and subglacial liquids, and 4) outline the way ahead in the development of this technology.
Heterogeneous Composites on the Basis of Microbial Cells and Nanostructured Carbonized Sorbents
(2012)
The fact that microorganisms prefer to grow on liquid/solid phase surfaces rather than in the surrounding aqueous phase was noticed long time ago [1]. Virtually any surface – animal, mineral, or vegetable – is a subject for microbial colonization and subsequent biofilm formation. It would be adequate to name just a few notorious examples on microbial colonization of contact lenses, ship hulls, petroleum pipelines, rocks in streams and all kinds of biomedical implants. The propensity of microorganisms to become surface-bound is so profound and ubiquitous that it vindicates the advantages for attached forms over their free-ranging counterparts [2]. Indeed, from ecological and evolutionary standpoints, for many microorganisms the surface-bound state means dwelling in nutritionally favorable, non-hostile environments [3]. Therefore, in most of natural and artificial ecosystems surface-associated microorganisms vastly outnumber organisms in suspension and often organize into complex communities with features that differ dramatically from those of free cells [4].