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Ziel dieser Diplomarbeit ist die Konzeption, Realisierung und Analyse eines Referenzaufbaus zur analogen Videoübertragung über eine Funkstrecke zwischen einer Kamera und einem Rechner. Zur Schaffung eines fundierten Verständnisses der technischen und normativen Zusammenhänge werden zunächst die wesentlichen theoretischen Grundlagen zur Erfüllung der Zielstellungen in kompakter Form dargestellt. Zur systematischen Entwicklung des Referenzaufbaus wird ein methodisches Vorgehen in Anlehnung an das V-Modell angewendet, das eine strukturierte Verknüpfung von Anforderungsdefinition, Entwurf, Implementierung und Verifikation gewährleistet. Aufbauend auf den theoretischen Hintergrund erfolgt eine strukturierte Anforderungsanalyse, in der die funktionalen und nicht-funktionalen Anforderungen an das zu entwickelnde System systematisch erfasst und definiert werden. Anschließend erfolgt der Systementwurf, bei dem eine geeignete Systemarchitektur abgeleitet sowie zentrale Parameter und Komponenten für Sender- und Empfängerseite festgelegt werden. Im anschließenden Detailentwurf werden die einzelnen Subsysteme konkret ausgearbeitet und hinsichtlich ihrer technischen Eigenschaften bewertet. Die Implementierung umfasst die praktische Realisierung des Gesamtsystems, einschließlich der Integration der Hardwarekomponenten, der Konfiguration der Software sowie der mechanischen Ausführung. Dabei werden auftretende Herausforderungen analysiert und entsprechende Lösungsansätze erarbeitet. Im Rahmen der Verifikation wird die Funktionsfähigkeit des Systems durch umfangreiche Tests der einzelnen Komponenten und des Gesamtsystems überprüft. Ergänzend erfolgt eine experimentelle Untersuchung der Funkübertragungsstrecke unter realitätsnahen Bedingungen, um Aussagen über Reichweite und Übertragungsqualität treffen zu können. Die Ergebnisse werden analysiert und mit den zuvor definierten Anforderungen abgeglichen. Die Diplomarbeit zeigt, dass mit aktuellen verfügbaren Komponenten ein funktionsfähiger Referenzaufbau zur analogen Videoübertragung realisiert werden kann. Damit wird eine Grundlage für die spätere Integration eines solchen Systems in eine Datenbrille zur drahtlosen Kommunikation mit einer externen Recheneinheit geschaffen.

In den letzten Jahren waren auf dem Gebiet der Elektromobilität große Fortschritte zu verzeichnen. Die zunehmende Verbreitung von Elektrofahrzeugen (E-Fahrzeugen) stellt jedoch neue Herausforderungen und Chancen für die Energieinfrastruktur dar. Mit dem Anstieg der E-Fahrzeugnutzung wächst auch die Nachfrage nach Ladeinfrastruktur, die in der Lage ist, die wachsenden Bedürfnisse von Verbrauchern und Unternehmen zu erfüllen. Daraus resultieren neue Herausforderungen und sogar Probleme für die Netze, respektive Planung, Dimensionierung und den Betrieb. Ein zentrales Element für den effizienten und stabilen Betrieb von Energieversorgungsnetzen ist die Entwicklung von Referenzlastprofilen, die das Ladeverhalten von E-Fahrzeugen und im speziellen den sich daraus ergebenden Energie- und Leistungsbedarf öffentlicher Ladeinfrastruktur systematisch beschreiben und künftig für die Netzplanung sowie Prognosemodelle genutzt werden können. Daraus ergibt sich die Möglichkeit, eine belastbare Grundlage für netztechnische Bewertungen, Netzplanung und -simulation sowie Lastmanagementkonzepte zu schaffen. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung solcher Referenzlastprofile auf Basis umfangreicher empirischer Ladedaten öffentlicher Ladeinfrastruktur. Ziel ist es, durch detaillierte Analyse des Ladeverhaltens an öffentlichen Ladestellen synthetische Lastprofile abzuleiten und systematisch zu evaluieren. Dabei werden sowohl standortspezifische Unterschiede als auch statistische Effekte in Abhängigkeit von der Ereignisdichte untersucht. Die Eignung der entwickelten Profile wird anhand realer Messdaten bewertet und zusätzlich im Rahmen einer modellbasierten Anwendung auf neue, bislang nicht erschlossene Standorte überprüft. Die Ergebnisse zeigen, dass die entwickelten Referenzlastprofile eine geeignete Grundlage für die Planung und Bewertung urbaner Ladeinfrastruktur darstellen und insbesondere unter datenarmen Planungsbedingungen einen praxisnahen Beitrag zur netztechnischen Auslegung leisten können. Damit unterstützt die Arbeit die Weiterentwicklung integrierter Planungsansätze im Kontext der Energie- respektive der Mobilitätswende.

Die Diplomarbeit untersucht die Elektrifizierung der industriellen Wärmeerzeugung als Beitrag zur Dekarbonisierung eines Produktionsstandorts der Automobilindustrie. Ziel ist es zu bewerten, inwieweit gasbasierte Wärmeerzeugung durch elektrische Technologien ersetzt werden kann und welche Auswirkungen sich daraus für die bestehende elektrische Infrastruktur ergeben. Grundlage bildet ein aktualisiertes und validiertes digitales Modell des elektrischen Werksnetzes. Ergänzend werden die standortbezogenen CO₂-Emissionen analysiert, um Emissionsquellen und Reduktionsziele abzuleiten. Darauf aufbauend werden Dekarbonisierungsszenarien bis 2030 und 2040 entwickelt und mittels Netzsimulationen untersucht. Im Fokus stehen insbesondere die Bewertung zusätzlicher elektrischer Lasten, verfügbare Leistungsreserven, die Versorgungssicherheit nach dem n-1-Prinzip sowie das Kurzschlussverhalten. Ergänzend erfolgt eine überschlägige Kostenschätzung netzseitiger Maßnahmen zur vergleichenden Einordnung der Szenarien.

Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein ganzheitliches Konzept zur Digitalisierung von Ortsnetzstationen mit Fokus auf abgangsscharfe Niederspannungsmessungen, sichere Informationsaufnahme, strukturierte Datenweitergabe sowie eine geeignete Fernwirktechnik erarbeitet. Ziel war es, eine technisch robuste, erweiterbare und wirtschaftlich sinnvolle Lösung zu entwickeln, die den Betrieblichen Anforderungen der Stadtwerke Jena Netze GmbH entspricht.

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.

Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Realisieren einer dreidimensionalen Achsteuerung und Positionsregelung von Schrittmotoren mithilfe einer vorhandenen SPS der Firma "B&R Industrie Elektronik GmbH" und dem Erzeugen einer angemessenen Benutzerschnittstelle für den Versuchsstand.

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.

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.

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.

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde eine umfassende, systematische Analyse der energetischen Verluste in leistungselektronischen Antriebssystemen durchgeführt. Ziel war es, die relevanten Ursachen für Energieverluste in den unterschiedlichen Funktionsgruppen zu identifizieren und darauf aufbauend gezielte Optimierungsstrategien für eine Steigerung des Gesamtwirkungsgrades zu entwickeln. Ein Schwerpunkt lag auf der Analyse der Verlustmechanismen in modernen Leistungs-Halbleitern, insbesondere SiC-MOSFETs. Durch eine mathematische Modellierung des Schaltverhaltens sowie durch experimentelle Betrachtungen wurden die dynamischen und statischen Verlustanteile differenziert betrachtet. Die Tatsache, dass parasitäre Effekte und schaltungsspezifische Besonderheiten einen maßgeblichen Einfluss auf das reale Verhalten ausüben, verdeutlicht die Notwendigkeit praxisnaher Validierung und Messstrategien. Ergänzend zur analytischen Betrachtung wurden verschiedene Methoden zur Bestimmung der Durchlass-, Sperr- und Schaltverluste vorgestellt. Die Ergebnisse belegen, dass die bestmögliche Reduktion von Schaltverlusten nur im Zusammenspiel aus optimierter Bauteilauswahl, angepasster Ansteuerstrategie und geeigneter Gateversorgung realisierbar ist. Ein weiteres zentrales Thema war die Untersuchung der Versorgungskonzepte für die Treiberschaltungen. Hier wurden verschiedene topologische Ansätze unter Berücksichtigung ihrer Verlustmechanismen und ihrer Eignung für galvanisch getrennte Versorgung analysiert. Es wird betont, dass insbesondere bei Anwendungen mit hohen Schaltfrequenzen und erhöhten Anforderungen an EMV und Leistungsdichte die Wahl des Versorgungskonzepts entscheidend zur Effizienz beiträgt. Die Auswahl und Auslegung der Zwischenkreiskondensatoren erwies sich als weiterer Schlüsselbereich. Die Gegenüberstellung verschiedener Technologien, MLCC, Folien- und Aluminium-Elektrolytkondensatoren, verdeutlichte, dass die Minimierung der Verlustleistung stets in Abhängigkeit von Kapazitätsbedarf, Bauraum und Kosten zu betrachten ist. Die detaillierte Analyse der frequenzabhängigen Eigenschaften, insbesondere von RESR und LESL, machte deutlich, dass die ideale Bauelementwahl immer ein Kompromiss zwischen Verlustminimierung, thermischem Management und wirtschaftlichen Faktoren ist. Nicht zuletzt wurde der Einfluss der Anbindung und Leiterbahngestaltung auf das Gesamtsystem untersucht. Es zeigte sich, dass parasitäre Induktivitäten und Widerstände maßgeblich das Verhalten der Energiespeicher und somit die Systemeffizienz beeinflussen. Insgesamt konnte durch gezielte Schaltungs- und Bauteilmodifikation eine rechnerische Reduktion der Gesamtverlustleistung nachgewiesen werden. Die Validierung dieser theoretischen Ergebnisse durch experimentelle Untersuchungen bildet einen essenziellen Schritt für zukünftige Arbeiten. Weiterführend ist insbesondere die experimentelle Erprobung alternativer Ansteuerverfahren, wie resonante Gate-Treiber oder induktive Mitkopplung, von großem Interesse, um das Potenzial neuer Halbleitertechnologien voll auszuschöpfen. Angesichts des rasanten Fortschritts in der Halbleiterentwicklung und der steigenden Anforderungen an die Energieeffizienz elektronischer Systeme bleibt die fortwährende Erforschung und Optimierung von Verlustmechanismen ein zentrales Betätigungsfeld der Leistungselektronik. Die vorliegende Arbeit leistet dazu einen grundlegenden Beitrag, indem sie die wichtigsten Einflussgrößen systematisch erfasst und bewertet.