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Diese Diplomarbeit entwickelt ein modulares Echtzeit-Videoverarbeitungssystem auf Basis von DirectShow, OpenCV, Flask und Streamlit, das sich durch niedrige Latenz, geringe Ressourcenauslastung und intuitive Webbasierung auszeichnet. Das System unterstützt sowohl integrierte Laptop-Kameras als auch drahtlose FPV-Kameras, bietet vordefinierte sowie benutzerdefinierte Auflösungen (320–4096×240–2160 Pixel) und eine umschaltbare Kantenerkennung via Canny-Algorithmus. Die Implementierung gliedert sich in einen Flask-basierten Streaming-Server zur Kamerasteuerung und Frame-Verarbeitung sowie eine Streamlit-basierte Benutzeroberfläche zur einfachen Konfiguration und Stream-Anzeige. Tests auf einem Consumer-Laptop (Intel Core i5-4200H, 4 GB RAM) zeigen, dass das System bei Auflösung 1280×720 eine durchschnittliche Latenz von 92 ms (ohne Kantenerkennung) und 26.8 FPS erreicht, mit maximal 16.2 % CPU-Auslastung und 335 MB RAM-Verbrauch. Die FPV-Kamera erreicht bei 640×480 eine Latenz von 182–203 ms, was für Remote-Monitoring-Anwendungen ausreichend ist. Das System eignet sich für Kleinskalige Überwachung, Wartungshilfe und Bildungs-Projekte, zeichnet sich durch Modularität und Kompatibilität mit älterer Consumer-Hardware aus und bietet Potenzial für Erweiterungen wie GPU-Beschleunigung oder Cloud-Deployment.
In this paper the application of Active Disturbance Rejection Control (ADRC) for discrete-time field-oriented PMSM current control is discussed. ADRC offers an interesting alternative to established current control algorithms due to the considerably simplified control engineering process. After introducing the ADRC approach and the plant model, the possibilities for tuning the controller and the comprised state space observer are examined in detail. In particular, the adequate consideration of the modulator delay in the ADRC’s extended state observer is investigated, leading to a new ADRC current control algorithm. This allows a parameterization for very fast dynamics, so that almost deadbeat behavior is achievable. All investigations are validated by means of practical measurements.
Die Energiewende und der beschleunigte Ausbau von Wärmepumpen, Photovoltaikanlagen und Ladeinfrastruktur verändern die Lastverläufe in den Niederspannungsnetzen grundlegend. Klassische Planungsansätze mit statischen Gleichzeitigkeitsfaktoren und konservativen Worst-Case-Annahmen stoßen zunehmend an Grenzen und können zu überdimensionierten oder verspäteten Netzausbaumaßnahmen führen.
Auf Basis von Mess-, Netzstamm- und Wetterdaten aus dem Projekt „JenErgieReal“ wird in dieser Arbeit eine datengetriebene Methodik zur strukturellen Typisierung und Verhaltensanalyse von Niederspannungsnetzsträngen in Jena entwickelt. Hochaufgelöste Messwerte an Transformatorstationen werden mit Netzstammdaten verknüpft, um Stränge hinsichtlich Topologie, Kundenspektrum und technologischer Ausstattung zu beschreiben und in Strang-typen zu klassifizieren.
Für diese Strangtypen werden standardisierte Last- und Einspeiseprofile zu synthetischen Energieverläufen skaliert und mit gemessenen Verläufen verglichen. Aus den Abweichungen werden Toleranzbänder und Bewertungskennzahlen abgeleitet, die Aussagen zur Datenqualität, zur Plausibilität der Netzdaten und zum typischen Strangverhalten ermöglichen. Szenarioanalysen zeigen, wie unterschiedliche Ausbaupfade von Wärmepumpen, Photovoltaik und Elektromobilität die Netzbelastung beeinflussen.
In der Arbeit wurde erfolgreich ein Konzept einer Hochstrom DC-DC-Wandlertopologie erarbeitet. Um die gewünschten Anforderungen zu erfüllen, wurde für die praktische Umsetzung eine geeignete Induktivität und mehrere Leistungsschalter ermittelt. Aufgrund der eingeschränkten Anzahl von geeigneten Bauelementen ließen sich die Verlustleistungen nicht signifikant verringern. Die Wandlertopologie wurde auf einer Leiterplatte aufgebaut, welche eigenständig entworfen wurde.
Die Ansteuerung der Wandlertopologie erfolgte mit einem eigens programmierten und parametrierten Mikrocontroller. Das entwickelte digitale Regelkonzept ermöglicht eine gezielte Regelung der Ausgangsspannung und des Ausgangsstromes.
Aufgrund der auftretenden Stromrippel musste für die Synchron-Wandler ein analoger Rückstrom-Schutz entworfen werden.
Anhand der resultierenden Verluste und der Temperaturanstiege bedarf es individueller Kühlkonzepte für die Induktivität und der Leistungsschalter. Der Entwurf dieser war nicht Bestandteil der Arbeit und muss in einem Folgeprojekt betrachtet werden.
Das Ziel der Konzeption einer regelbaren Hochstrom-DC/DC-Wandlertopologie wurde erfüllt. Der Aufbau der Wandlertopologie konnte aufgrund des nicht ausgearbeiteten Kühlkonzepts jedoch noch nicht getestet werden.
Im Zuge der angestrebten Netzmodernisierung spielt der Aspekt der Effizienz und Betriebssicherheit bestehender Infrastrukturen im ElektroEnergienetz eine bedeutende Rolle. In diesem Zusammenhang wurde unter anderem im Mittelspannungsnetz der Stadt Gera festgestellt, dass eine bestehende 10kVMittelspannungskabeltrasse , die bereits seit mehreren Jahrzehnten in Betrieb ist, zunehmend störanfällig wird. Die Mittelspannungskabel weisen altersbedingte Materialermüdungen, Störungen mit entsprechenden Ausfallzeiten und erhöhte Instandhaltungsaufwände auf, was sowohl aus wirtschaftlicher als auch aus technischer Sicht ein Handeln erforderlich macht.
Das dabei angestrebte Ziel ist, diese störanfälligen Leitungen mittelfristig außer Betrieb zu nehmen und durch eine kostengünstige und zukunftssichere Alternative zu ersetzen. Die Optimierung der dabei bestehenden Netzstruktur soll eine zentrale Rolle spielen.
Die bisherige Aufteilung in sechs Mittelspannungsringe soll auf drei leistungsfähigere Ringe reduziert werden, um eine effizientere Netzführung zu ermöglichen und dabei hinsichtlich der Betriebssicherheit auch redundante Versorgungswege aufzubauen, die im Falle von Wartungsarbeiten oder Störungen die Versorgungssicherheit erhöhen.
Dabei ergibt sich die Möglichkeit, ein technisch veraltetes und wartungsintensives Schalthaus schrittweise außer Betrieb zu nehmen, welches bislang zur Steuerung und Sicherung der sechs Mittelspannungsringe genutzt wurde. Dessen technische Ausstattung entspricht nicht mehr dem heutigen Stand der Technik und verursacht zunehmende Wartungs und Betriebskosten.
Durch die geplante Netzoptimierung kann zukunftsperspektivisch das Schalthaus außer Betrieb genommen werden, die Netzsicherheit gesteigert und die Betriebskosten gesenkt werden.
Diese Arbeit leistet somit einen wesentlichen Beitrag zur wirtschaftlichen Optimierung, zur Störprävention und zu einer nachhaltigen Optimierung des regionalen Stromverteilnetzes.
Die Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung von Konzepten zur ressourcenschonenden Nutzung von Primärenergie sowie der Aufzeigung von Möglichkeiten derer praktischen Umsetzung in Bürogebäuden. Dabei werden die Themenbereiche der Gebäudeheizung, Wärmerückgewinnung, Wärmespeicherung und Bereitstellung elektrischer Energie betrachtet.
Hierzu wird ein auf theoretischen Grundlagen basierender Vergleich verbreiteter Heizsysteme durchgeführt. Hierbei findet eine Analyse unter ökologischen und ökonomischen Gesichtspunkten statt, wobei auch die Umsetzbarkeit unter realen Bedingungen beachtet wird. Nachfolgend werden Konzepte der Wärmerückgewinnung aus der Abwärme eines Serverraums vorgestellt und auf ihre Umsetzbarkeit untersucht.
Zur möglichst kostengünstigen Versorgung mit elektrischer Energie werden verschiedene elektrische Energietarife miteinander verglichen. Dabei wird auch deren Zusammenwirken mit einer bereits vorhandenen PV-Anlage geprüft. Bei der Analyse der Daten der PV-Anlage zeigte sich eine übermäßige Netzeinspeisung während den Wochenenden. Um einen höheren Eigenverbrauch zu erreichen, bietet sich die Umwandlung elektrischer Energie in Wärme und deren Speicherung zur späteren Verwendung zur Gebäudeheizung an. Hierzu wird die Möglichkeit der Aufheizung eines Pufferspeichers mit einer Luftwärmepumpe betrachtet. In diesem Zusammenhang werden die Vor- und Nachteile der thermischen Speicherung beleuchtet sowie der energetische und monetäre Nutzen herausgestellt.
Bei BMW Motorrad werden in den verschiedenen Fahrzeugerprobungen eine Vielzahl von Messdaten gesammelt. Im Rahmen der Diplomarbeit sollen Prozesse und Tools entwickelt werden um diese großen Datenmengen verarbeiten zu können und damit nutzbar zu machen.
Es handelt sich im speziellen um Daten die über Fahrzeugdiagnose, sogenannte CheckIn's und CheckOut's, oder über verbaute Datenlogger aufgezeichnet werden. Die Datenlogger zeichnen die komplette Kommunikation auf dem im Motorrad verbauten Bussystemen auf. Im Weiteren werden interne Messgrößen mittels CCP (Can Calibraiton Protocol), XCP (Universal Measurement and Calibration Protocol) und DLT-Traces (Diagnostic Log and Trace) von verschiedenen Steuergeräten aufgezeichnet. Diese "Big Data" werden auf verschiedenen Servern und Laufwerken gespeichert.
In der BMW Group wurden und werden schon verschiedene Ansätze entwickelt, um diese großen Datenmengen verarbeiten und auswerten zu können. Leider kann diese Toolchain nicht 1:1 übernommen werden. Zum einen sind die bei Motorrad verwendeten Datenlogger zum PKW unterschiedlich zum anderen werden die Daten im Vergleich zum PKW auf unterschiedlichen Wegen
zur Verfügung gestellt.
Im Rahmen einer Konzeptarbeit soll erarbeitet werden, inwieweit die PKW-Toolchain von PKW verwendet werden kann. Teilbereiche, die durch die vorhandene Toolkette nicht abgedeckt werden können, müssen durch selbst entwickelte Pythonskripte subsistiert werden. Etwaige Prozesslücken sollen durch das Etablieren von Ersatzprozessen geschlossen werden.
