Datum
2024Autor
Winter, JanSchlagwort
600 Technik 620 Ingenieurwissenschaften LuftfahrtAntrieb <Technik>Kopplung <Elektronik>RegelungstechnikDämpfungDrehmomentregelungDauermagneterregte SynchronmaschineStabilitätTopologieMetadata
Zur Langanzeige
Dissertation
Analyse der direkten elektrischen Kopplung mit aktiver Dämpfung im hybrid-aviatischen Antriebsstrang
Zusammenfassung
Die Luftfahrtindustrie steht aktuell unter einem hohen Innovationsdruck. Getrieben von steigenden Passagierzahlen und strengeren Umweltanforderungen befindet sich die Branche in einer Phase intensiver Transformation. Gesellschaftliche Forderungen und internationale Vereinbarungen setzen die Branche zusätzlich unter Druck, ihre Umweltauswirkungen deutlich zu reduzieren. Damit bis zum Jahr 2050 ein CO2-neutraler Flugverkehr möglich ist, müssen die Entwicklungen von innovativen Technologiekonzepten vorangetrieben werden. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, wird in dieser Dissertation ein neuartiges Konzept präsentiert, das die bestehenden Antriebstopologien eines Kleinflugzeugs erweitert und durch die Verwendung von moderner Regelungstechnik den Ressourcenverbrauch in dem hybridelektrischen Antriebsstrang verringert. Der Grundaufbau besteht dabei aus einer 2x3-phasigen permanentmagneterregten Antriebsmaschine, einem Verbund aus Range-Extender mit Synchrongenerator und Akkumulator sowie zwei redundanten Leistungszweigen. Die Hauptneuerung des Konzepts ist eine direkte elektrische Kopplung zwischen Generator und Antriebsmaschine, welche über eine aktive Dämpfung stabilisiert wird. Für eine gezielte Analyse des Verfahrens werden zu Beginn die Anforderungen an ein Kleinflugzeug diskutiert und darauf aufbauend das Konzept spezifiziert. Mit Hilfe einer anschließenden mathematischen Beschreibung sowie einer analytischen und numerischen Modellierung des Antriebsstrangs wird ein Algorithmus entworfen, der die geforderte Funktionalität erfüllt. Neben einer simulativen Untersuchung erfolgt in dieser Arbeit eine abschließende Verifizierung des Lösungsansatzes am realen Prüfstand. Durch die vorgestellte Topologie und den entwickelten Regelungsalgorithmus lassen sich die beiden elektrischen Maschinen stabil koppeln und die Lastverteilung im hybriden Antriebsstrang steuern. Zudem ermöglicht das Verfahren, die Wandlungsschritte zu reduzieren und damit den Systemwirkungsgrad zu steigern. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit belegen die Machbarkeit des neuartigen Konzepts und dienen als Grundlage für weiterführende Forschungen.
Zitieren
@phdthesis{doi:10.17170/kobra-2024072810597,
author={Winter, Jan},
title={Analyse der direkten elektrischen Kopplung mit aktiver Dämpfung im hybrid-aviatischen Antriebsstrang},
school={Kassel, Universität Kassel, Fachbereich Elektrotechnik / Informatik},
year={2024}
}
0500 Oax 0501 Text $btxt$2rdacontent 0502 Computermedien $bc$2rdacarrier 1100 2024$n2024 1500 1/ger 2050 ##0##http://hdl.handle.net/123456789/15947 3000 Winter, Jan 4000 Analyse der direkten elektrischen Kopplung mit aktiver Dämpfung im hybrid-aviatischen Antriebsstrang / Winter, Jan 4030 4060 Online-Ressource 4085 ##0##=u http://nbn-resolving.de/http://hdl.handle.net/123456789/15947=x R 4204 \$dDissertation 4170 5550 {{Luftfahrt}} 5550 {{Antrieb <Technik>}} 5550 {{Kopplung <Elektronik>}} 5550 {{Regelungstechnik}} 5550 {{Dämpfung}} 5550 {{Drehmomentregelung}} 5550 {{Dauermagneterregte Synchronmaschine}} 5550 {{Stabilität}} 5550 {{Topologie}} 7136 ##0##http://hdl.handle.net/123456789/15947
2024-08-01T08:57:04Z 2024-08-01T08:57:04Z 2024 doi:10.17170/kobra-2024072810597 http://hdl.handle.net/123456789/15947 ger Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ Hybridelektrisches Antriebssystem Direkte elektrische Kopplung Aktive Dämpfung Direkte Drehmomentregelung Flugtrajektorien Dual-Stator-PMSM Stabilitätsuntersuchung Magnetische Kopplung 2x3-phasige Wicklungstopologie Luftfahrt UltraZohm-Regelungsplattform 600 620 Analyse der direkten elektrischen Kopplung mit aktiver Dämpfung im hybrid-aviatischen Antriebsstrang Dissertation Die Luftfahrtindustrie steht aktuell unter einem hohen Innovationsdruck. Getrieben von steigenden Passagierzahlen und strengeren Umweltanforderungen befindet sich die Branche in einer Phase intensiver Transformation. Gesellschaftliche Forderungen und internationale Vereinbarungen setzen die Branche zusätzlich unter Druck, ihre Umweltauswirkungen deutlich zu reduzieren. Damit bis zum Jahr 2050 ein CO2-neutraler Flugverkehr möglich ist, müssen die Entwicklungen von innovativen Technologiekonzepten vorangetrieben werden. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, wird in dieser Dissertation ein neuartiges Konzept präsentiert, das die bestehenden Antriebstopologien eines Kleinflugzeugs erweitert und durch die Verwendung von moderner Regelungstechnik den Ressourcenverbrauch in dem hybridelektrischen Antriebsstrang verringert. Der Grundaufbau besteht dabei aus einer 2x3-phasigen permanentmagneterregten Antriebsmaschine, einem Verbund aus Range-Extender mit Synchrongenerator und Akkumulator sowie zwei redundanten Leistungszweigen. Die Hauptneuerung des Konzepts ist eine direkte elektrische Kopplung zwischen Generator und Antriebsmaschine, welche über eine aktive Dämpfung stabilisiert wird. Für eine gezielte Analyse des Verfahrens werden zu Beginn die Anforderungen an ein Kleinflugzeug diskutiert und darauf aufbauend das Konzept spezifiziert. Mit Hilfe einer anschließenden mathematischen Beschreibung sowie einer analytischen und numerischen Modellierung des Antriebsstrangs wird ein Algorithmus entworfen, der die geforderte Funktionalität erfüllt. Neben einer simulativen Untersuchung erfolgt in dieser Arbeit eine abschließende Verifizierung des Lösungsansatzes am realen Prüfstand. Durch die vorgestellte Topologie und den entwickelten Regelungsalgorithmus lassen sich die beiden elektrischen Maschinen stabil koppeln und die Lastverteilung im hybriden Antriebsstrang steuern. Zudem ermöglicht das Verfahren, die Wandlungsschritte zu reduzieren und damit den Systemwirkungsgrad zu steigern. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit belegen die Machbarkeit des neuartigen Konzepts und dienen als Grundlage für weiterführende Forschungen. open access Winter, Jan 2024-01-31 viii, 272 Seiten Kassel, Universität Kassel, Fachbereich Elektrotechnik / Informatik Ziegler, Marcus (Prof. Dr.) Rauchfuß, Lutz (Prof. Dr.) Claudi, Albert (Prof. Dr.) Hillmer, Hartmut (Prof. Dr.) Luftfahrt Antrieb <Technik> Kopplung <Elektronik> Regelungstechnik Dämpfung Drehmomentregelung Dauermagneterregte Synchronmaschine Stabilität Topologie publishedVersion false true
Die folgenden Lizenzbestimmungen sind mit dieser Ressource verbunden: