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Entwurf und Aufbau einer potentialgetrennten Stromquelle zur Nachbildung von Stromsensoren für HiL-Systeme

Entwurf und Aufbau einer potentialgetrennten Stromquelle zur Nachbildung von Stromsensoren für HiL-Systeme
Typ:Bachelorarbeit
Datum:ab sofort
Betreuer:

M.Sc. Rüdiger Schwendemann, M.Sc. Fabian Stamer

Motivation

Die moderne Gesellschaft ist in vielen Bereichen von elektrischen Antrieben und Leistungselektronik abhängig. Um eine hohe Qualität und Zuverlässigkeit zu garantieren, ist es notwendig während der Entwicklung von neuen Produkten diese in sämtlichen Entwicklungsstufen zu testen. Hierzu wird eine Vielzahl von Prüf- und Simulationsumgebungen benötigt. Eine dieser Prüfumgebung ist das sogenannte „Hardware-in-the-Loop (HiL)-System“. Dieses berechnet aus den Ansteuersignalen der Leistungselektronik die im System vorhandenen Ströme und Spannungen. Somit kann die Funktion der verwendeten Steuereinheit überprüft werden. Die Ausgangsgrößen des HiL-Systems sind die Messsignale von Strom und Spannung. Viele Stromsensoren besitzen jedoch einen Stromausgang. Aus diesen Grund ist es notwendig eine potentialfreie Stromquelle zu entwickeln, die in der Lage ist die Charakteristik des Stromsensors nachzubilden.

 
Aufgabenstellung

Das verwendete HiL-System besitzt als Ausgangsgröße ausschließlich analoge und digitale Spannungsausgänge im Bereich +/- 10 V (bzw. +/- 5 V) mit Massebezug. Die verwendete Steuereinheit erwartet jedoch ein Stromsignal mit +/- 1 A ohne Massebezug. Deshalb soll im Rahmen dieser Arbeit eine potentialfreie Stromquelle entwickelt werden. Die Stromquelle muss einen Strom von +/- 1 A mit einer Grenzfrequenz von 100 kHz zur Verfügung stellen. Als Sollgröße wird entweder ein analoges Signal mit +/- 10 V oder ein Datenwort mit 24 Bit verwendet. Der gewünschte Nennstrom ist abhängig vom verwendeten Sensor. Je nach Leistungsbereich liegt der Nennstrom zwischen 60 mA und 800 mA.