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Entwicklung einer schnelle DA-Wandlerkarte für einen Hardware-in-the-loop (HIL) Emulator zur Nachbildung leistungselektronischer Systeme

Entwicklung einer schnelle DA-Wandlerkarte für einen Hardware-in-the-loop (HIL) Emulator zur Nachbildung leistungselektronischer Systeme
type:Bachelorarbeit
time:05/2020
tutor:

M.Sc. Benedikt Schmitz-Rode, M.Sc. Lukas Stefanski

Image:

person in charge:

Fabian Hochberg

Motivation

Am Elektrotechnischen Institut (ETI) werden hochleistungsfähige elektrische Antriebssysteme von der Signalverarbeitung und Regelung, über die Leistungselektronik bis hin zu elektrischen Maschinen ausgelegt, simuliert und aufgebaut. Um die Entwicklungszeit zu verkürzen und Fehler in den Teilsystemen vor dem produktiven Forschungseinsatz identifizieren zu können, werden die Einzelkomponenten während des gesamten Entwicklungsprozesses in Simulationsumgebungen validiert. Für die Validierung der aufgebauten Hardware ist hierfür ein Hardware-in-the-loop (HIL) System erforderlich. In vorangegangenen Arbeiten wurde bereits ein Power Hardware-in-the-Loop Emulator am Institut aufgebaut, mit dem eine permanenterregte Synchronmaschine hoher Leistung nachgebildet wird. Die reine Regelung und Signalverarbeitung kann jedoch nicht zusammen getestet werden.

Aufgabenstellung

Für die Inbetriebnahme der Signalverarbeitung und der Regelung unabhängig von dem Leistungsteil soll innerhalb der Arbeit ein echtzeitfähiger HIL-Emulator einer Leistungselektronik auf Basis des bestehenden ETI-SoC-Systems aufgebaut werden. Hierzu kann bereits auf vorangegangene Arbeiten im Zusammenhang mit dem ETI-DSP-Systems zurückgegriffen werden.

Im ersten Schritt sollen die fehlenden Hardwarekomponenten für das ETI-SoC-Systems, wie z.B. eine Erweiterungskarte mit schnellen Digital-Analog-Wandlern, entwickelt und in Betrieb genommen werden. Anschließend soll das Modell einer am Institut gebräuchlichen Leistungselektronik im FPGA des ETI-SoC-Systems mittels Codegenerierung aus Matlab/Simulink heraus implementiert werden. Die abschließende Validierung erfolgt über den Vergleich von vorgegebenen Sollwerten und der Antwort des HIL-Systems sowie softwarebasierten etablierten Simulationsmodellen.