Modulhandbuch. Master Electrical Power and Control Engineering. Studienordnungsversion: gültig für das Sommersemester 2017

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1 Modulhandbuch Master Electrical Power and Control Engineering Studienordnungsversion: 2013 gültig für das Sommersemester 2017 Erstellt am: 02. Mai 2017 aus der POS Datenbank der TU Ilmenau Herausgeber: Der Rektor der Technischen Universität Ilmenau URN: urn:nbn:de:gbv:ilm1-mhb-6411

2 Inhaltsverzeichnis Name des Moduls/Fachs 1.FS 2.FS 3.FS 4.FS 5.FS 6.FS 7.FS VSPVSPVSPVSPVSPVSPVSP Abschluss LP Grundlagen der Energiesysteme und -geräte FP 10 Grundlagen der Energiesysteme und -geräte (EES1 / PL 10 ETG1) - EPCE Regelungs- und Systemtechnik 2- Profil EIT FP 5 Regelungs- und Systemtechnik 2 - Profil EIT PL 5 Modellbildung und Simulation PL 5 Modellbildung PL 30min 3 Simulation PL 45min 2 Leistungselektronik 2 - Theorie FP 5 Leistungselektronik 2 - Theorie PL 30min 5 Elektrische Maschinen 1 FP 5 Elektrische Maschinen PL 45min 5 Module aus Wahlkatalog Grundlagen des Betriebs und die Analyse elektrischer Energiesysteme (EES2) Grundlagen des Betriebs und der Analyse elektrischer Energiesysteme Netzleittechnik und Energiemanagementsysteme (EES3) Netzleittechnik und Energiemanagementsysteme (EES3) Elektroenergie- und Netzqualität (EEQ) FP PL 30min 5 FP PL 30min 5 Elektroenergie- und Netzqualität PL 30min 5 Berechnung elektrischer Netze und Anlagen (BENA) Berechnung elektrischer Netze und Anlagen PL 30min 5 Netzdynamik, HGÜ und FACTS (EES4) Netzdynamik, HGÜ und FACTS (EES4) Schutz elektrischer Netze und Anlagen (SENA) Schutz elektrischer Netze und Anlagen Dezentrale und zentrale Elektroenergieversorgung (EEV) Dezentrale und zentrale Elektroenergieversorgung Elektrische Maschinen 2 FP FP FP PL 30min 5 FP PL 30min 5 FP PL 30min 5 Elektrische Maschinen PL 45min 5 Magnetische Kreise in Energiewandlern FP 5 Auslegung elektrischer Maschinen Auslegung elektrischer Maschinen Nichtlineare Regelungssysteme 1 FP FP PL 45min 5 Nichtlineare Regelungssysteme PL 5 Systemidentifikation Systemidentifikation PL 5 Digitale Regelungssysteme Digitale Regelungssysteme PL 5 Nichtlineare Regelungssysteme 2 Nichtlineare Regelungssysteme 2 Fuzzy und Neuro Control Fuzzy- and Neuro Control Dynamische Prozessoptimierung FP FP FP FP PL 5 FP PL 5 Dynamische Prozessoptimierung PL 5 FP

3 Adaptive und strukturvariable Regelungssysteme Adaptive und strukturvariable Regelungssysteme Elektroprozesstechnik FP PL 5 Elektroprozesstechnik PL 30min 5 Wärme- und Stoffübertragung Wärme- und Stoffübertragung PL 30min 5 Elektrische Energiewandlung Elektrische Energiewandlung Numerische Simulation in der Elektroprozesstechnik Numerische Simulation in der Elektroprozesstechnik Lichtbogen und Kontaktphysik FP FP FP PL 30min 5 FP PL 30min 5 Lichtbogen und Kontaktphysik PL 60min 5 Blitz- und Überspannungsschutz (BUE) Blitz- und Überspannungsschutz PL 30min 5 Elektrotechnische Geräte und Anlagen 2 Elektrotechnische Geräte und Anlagen PL 60min 5 Technologie der Schaltgeräte Technologie der Schaltgeräte Transiente Vorgänge in elektrischen Anlagen (TVA) Transiente Vorgänge in elektrischen Anlagen Transientenmesstechnik (TMT) Transientenmesstechnik Auslegung leistungselektronischer Schalter FP FP FP FP PL 60min 5 FP PL 30min 5 FP PL 30min 5 Auslegung leistungselektronischer Schalter PL 30min 5 Technologische Stromversorgung Technologische Stromversorgung PL 30min 5 Aktive Filter und Leistungsflussregelung in elektrischen FP 5 Netzen Aktive Filter und Leistungsflussregelung in PL 45min 5 elektrischen Netzen Modellbildung und Simulation in FP 5 leistungselektronischen Netzen Modellbildung und Simulation in PL 30min 5 leistungselektronischen Systemen Ansteuerautomaten FP 5 Ansteuerautomaten Elektromagnetische Verträglichkeit in der Energietechnik Elektromagnetische Verträglichkeit in der Energietechnik Energieeinsatzoptimierung - Grundlagen FP FP PL 30min 5 FP PL 60min 5 Energieeinsatzoptimierung - Grundlagen PL 30min 5 Energieeinsatzoptimierung multimodaler FP 5 Energieversorgungssysteme Energieeinsatzoptimierung multimodaler PL 30min 5 Energieversorgungssysteme Technisch-wissensschaftliches Spezialseminar FP 5 Technisch-wissensschaftliches Spezialseminar PL 5 Interdisziplinäres Seminar FP 5 Interdisziplinäres Seminar PL 5 Innovationsarbeit FP 15 Abschlusskolloquium zur Innovationsarbeit PL 30min 0 Innovationsarbeit PL 450min 15 Master-Arbeit mit Kolloquium FP 30 Kolloquium zur Master-Arbeit PL 45min 5 FP

4 Masterarbeit MA 6 25

5 Modul: Grundlagen der Energiesysteme und -geräte Modulnummer: Modulverantwortlich: Prof. Dr. Dirk Westermann Modulabschluss: Fachprüfung/Modulprüfung generiert Lernergebnisse Kennenlernen - Typische Netzformen und -ebenen - Verschiedenen Betriebsfälle - Elektrischer Geräte - 1ph. Berechnung von Drehstromsystemen mit p.u.-größen - Symmetrischen Komponenten - Aufbau und Modellierung von Netzelementen für quasi stationäre Berechnungen - Grundlagen Netzschutz Erwerb von Kompetenzen - Anwendung von Zeigerdiagrammen - Leistungsflussberechnung nicht vermaschter Netze - Funktionsweise von elektrischen Energiesystemen - Berechnung von unsymmetrischen Belastungen - Durchführung einfacher Fehlerrechnungen - Selbständiges Bearbeiten technisch, wissenschaftlicher Fragestellungen Vorraussetzungen für die Teilnahme Erfüllung der Zulassungsbedingungen zum Studium Ab dem Wintersemester 2015/2016 besteht die alternative Prüfungsleistung aus einer 30-minütigen mündlichen Prüfung (Teil Elektrische Geräte 1), einer 180-minütigen schriftlichen Prüfung (Teil Elektrische Energiesysteme 1) sowie der Absolvierung von zwei Praktikumsversuchen. Die Prüfungen gehen jeweils mit 40 Prozent, die Praktikumsversuche mit 20 Prozent in die Gesamtbewertung ein. Alle abzulegenden Leistungen des Moduls müssen in einem Semester angetreten werden. Nicht bestandene Leistungen sind in nachfolgenden Semestern zu wiederholen. Abschluss im Studiengang TKS (Bachelor): Die alternative Prüfungsleistung besteht aus einer 30-minütigen mündlichen Prüfung (Teil Elektrische Geräte 1) und einer 180-minütigen schriftlichen Prüfung (Teil Elektrische Energiesysteme 1). Die Prüfungen gehen jeweils mit 50 Prozent in die Gesamtbewertung ein. Alle abzulegenden Leistungen des Moduls müssen in einem Semester angetreten werden. Nicht bestandene Leistungen sind in nachfolgenden Semestern zu wiederholen. Seite 5 von 119

6 Modul: Grundlagen der Energiesysteme und -geräte Grundlagen der Energiesysteme und -geräte (EES1 / ETG1) - EPCE Fachabschluss: Prüfungsleistung alternativ Sprache: Deutsch Art der Notengebung: Gestufte Noten Pflichtkennz.: Pflichtfach Turnus:Sommersemester Fachnummer: Prüfungsnummer: Fachverantwortlich: Prof. Dr. Dirk Westermann Leistungspunkte: 10 Workload (h):300 Anteil Selbststudium (h): 188 Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik SWS:8.0 Fachgebiet:2164 SWS nach Fachsemester 1.FS 2.FS 3.FS 4.FS 5.FS 6.FS 7.FS V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P Lernergebnisse / Kompetenzen Kennenlernen - Typische Netzformen und -ebenen - Verschiedenen Betriebsfälle - Elektrischer Geräte - 1ph. Berechnung von Drehstromsystemen mit p.u.-größen - Symmetrischen Komponenten - Aufbau und Modellierung von Netzelementen für quasi stationäre Berechnungen - Grundlagen Netzschutz Erwerb von Kompetenzen - Anwendung von Zeigerdiagrammen - Leistungsflussberechnung nicht vermaschter Netze - Funktionsweise von elektrischen Energiesystemen - Berechnung von unsymmetrischen Belastungen - Durchführung einfacher Fehlerrechnungen - Selbständiges Bearbeiten technisch, wissenschaftlicher Fragestellungen Vorkenntnisse - ingenieurwissenschaftliches Grundstudium - Grundlagen der Elektrotechnik, Mathematik Inhalt - Mathematische Grundlagen - Betriebsmittelmodelle - Grundlegende Betriebssituationen Medienformen Skript, Folien, Tafelbilder, Arbeitsblätter Literatur [1] Heuck; K.; Dettmann K.-D. : Elektrische Energieversorgung: Vieweg-Verlag Wiesbaden, 2004 [2] Oswald, B.; Oeding, D.: Elektrische Kraftwerke und Netze, Springer 2004 [3] Crastan, V.: Elektrische Energieversorgung 1, Springer, 2000 [4] Handschin, E.: Elektrische Energieübertragungssysteme, Dr. Alfred Hüthig Verlag GmbH, Heidelberg, 1987, ISBN [5] Kundur: "Power System Control and Stability", Macgraw Hill, 1994 Ab dem Wintersemester 2015/2016 besteht die alternative Prüfungsleistung aus einer 60-minütigen mündlichen Prüfung (Teil Elektrische Geräte 1), einer 180-minütigen schriftlichen Prüfung (Teil Elektrische Energiesysteme 1) sowie der Absolvierung von zwei Praktikumsversuchen. Die Prüfungen gehen jeweils mit 40 Prozent, die Praktikumsversuche mit 20 Prozent in die Gesamtbewertung ein. Alle abzulegenden Leistungen des Moduls müssen in einem Semester angetreten werden. Nicht bestandene Leistungen sind im nachfolgenden Semester zu wiederholen. Bestandene Teilleistungen bleiben 2 weitere Semester (ein Jahr) gültig. Erfolgt der Abschluss des Moduls in dieser Zeit nicht, sind alle Teilleistungen neu abzulegen. Abschluss im Studiengang TKS (Bachelor): Seite 6 von 119

7 Die alternative Prüfungsleistung besteht aus einer 60-minütigen mündlichen Prüfung (Teil Elektrische Geräte 1) und einer 180-minütigen schriftlichen Prüfung (Teil Elektrische Energiesysteme 1). Die Prüfungen gehen jeweils mit 50 Prozent in die Gesamtbewertung ein. Alle abzulegenden Leistungen des Moduls müssen in einem Semester angetreten werden. Nicht bestandene Leistungen sind im nachfolgenden Semester zu wiederholen. Bestandene Teilleistungen bleiben 2 weitere Semester (ein Jahr) gültig. Erfolgt der Abschluss des Moduls in dieser Zeit nicht, sind alle Teilleistungen neu abzulegen. verwendet in folgenden Studiengängen: Bachelor Technische Kybernetik und Systemtheorie 2010 Bachelor Technische Kybernetik und Systemtheorie 2013 Master Electrical Power and Control Engineering 2013 Seite 7 von 119

8 Modul: Regelungs- und Systemtechnik 2- Profil EIT Modulnummer: Modulverantwortlich: Modulabschluss: Lernergebnisse Dr. Kai Wulff Die Studierenden können für ein nichtlineares Zustandsraummodell eine an einer Trajektorie gültige lineare Approximation bestimmen. Die Studierenden kennen die Lösungen und grundlegenden Eigenschaften von zeitvarianten und zeitinvarianten linearen Systemen im Zeitkontinuierlichen und Zeitdiskreten. Die Studierenden sind in der Lage, lineare Abtastmodelle zu bestimmen. Die Studierenden sind befähigt, die wichtigsten Stabilitätskonzepte und -kriterien bei linearen Systemen anzuwenden. Die Studierenden können die Konzepte Steuerbarkeit und Beobachtbarkeit auf Anwendungen übertragen und diese anhand von Kriterien problemangepaßt analysieren. Die Studierenden beherrschen den Entwurf von Zustandsreglern und Zustandsbeobachtern mit Hilfe der Formel von Ackermann. Die Studierenden können Folgeregelungen für lineare Eingrößensysteme auslegen. Die Studierenden können Entkopplungsregler für lineare Mehrgrößensysteme entwerfen. Vorraussetzungen für die Teilnahme Fachprüfung/Modulprüfung generiert schriftliche Prüfung (120 Minuten) Zusätzlich zur Prüfungsleistung muss das Praktikum inkl. Testat erfolgreich absolviert werden. Seite 8 von 119

9 Modul: Regelungs- und Systemtechnik 2- Profil EIT Regelungs- und Systemtechnik 2 - Profil EIT Fachabschluss: mehrere Teilleistungen Sprache: Deutsch Fachnummer: Art der Notengebung: Generierte Noten Pflichtkennz.: Pflichtfach Turnus:Wintersemester Prüfungsnummer: Fachverantwortlich: Prof. Dr. Johann Reger Leistungspunkte: 5 Workload (h):150 Anteil Selbststudium (h): 105 Fakultät für Informatik und Automatisierung SWS nach Fachsemester 1.FS 2.FS 3.FS 4.FS 5.FS 6.FS 7.FS V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P SWS:4.0 Fachgebiet: Lernergebnisse / Kompetenzen Die Studierenden können für ein nichtlineares Zustandsraummodell eine an einer Trajektorie gültige lineare Approximation bestimmen. Die Studierenden kennen die Lösungen und grundlegenden Eigenschaften von zeitvarianten und zeitinvarianten linearen Systemen im Zeitkontinuierlichen und Zeitdiskreten. Die Studierenden sind in der Lage, lineare Abtastmodelle zu bestimmen. Die Studierenden sind befähigt, die wichtigsten Stabilitätskonzepte und -kriterien bei linearen Systemen anzuwenden. Die Studierenden können die Konzepte Steuerbarkeit und Beobachtbarkeit auf Anwendungen übertragen und diese anhand von Kriterien problemangepaßt analysieren. Die Studierenden beherrschen den Entwurf von Zustandsreglern und Zustandsbeobachtern mit Hilfe der Formel von Ackermann. Die Studierenden können Folgeregelungen für lineare Eingrößensysteme auslegen. Die Studierenden können Entkopplungsregler für lineare Mehrgrößensysteme entwerfen. Vorkenntnisse Abgeschlossenes gemeinsames ingenieurwissenschaftliches Grundstudium (GIG) Inhalt Medienformen Entwicklung an der Tafel, Beiblätter, Übungsblätter und Simulationsbeispiele unter: Literatur Ludyk, G., Theoretische Regelungstechnik 1 & 2, Springer, 1995 Olsder, G., van der Woude, J., Mathematical Systems Theory, VSSD, 3. Auflage, 2004 Rugh, W., Linear System Theory, Prentice Hall, 2. Auflage, 1996 Zusätzlich zur Prüfungsleistumng muss das Praktikum positiv abgeschlossen werden. verwendet in folgenden Studiengängen: Master Micro- and Nanotechnologies 2008 Master Micro- and Nanotechnologies 2013 Master Electrical Power and Control Engineering 2013 Bachelor Elektrotechnik und Informationstechnik 2013 Bachelor Technische Kybernetik und Systemtheorie 2010 Master Miniaturisierte Biotechnologie 2009 Master Wirtschaftsingenieurwesen 2015 Vertiefung AT Bachelor Technische Kybernetik und Systemtheorie 2013 Master Biomedizinische Technik 2014 Master Wirtschaftsingenieurwesen 2013 Vertiefung AT Seite 9 von 119

10 Master Wirtschaftsingenieurwesen 2014 Vertiefung AT Bachelor Ingenieurinformatik 2013 Seite 10 von 119

11 Modul: Modellbildung und Simulation Modulnummer: Modulverantwortlich: Prof. Dr. Christoph Ament Modulabschluss: Fachprüfung/Modulprüfung generiert Lernergebnisse Die Studierenden können für wesentliche technische Systeme ein mathematisches Modell aufbauen, das für Analyse, Simulation und Reglerentwurf geeignet ist. Sie kennen wesentliche Modellbildungsprinzipien der theoretischen Modellbildung und können im Rahmen einer experimentellen Modellbildung eine Parameteridentifikation und eine Modellvalidierung durchführen. Sie sind in der Lage, Simulationsaufgabenstellungen zu bewerten und eine systematische Herangehensweise an die Problemlösung anzuwenden. Die Studierenden testen und beurteilen sowohl die blockorientierte, die zustandsorientierte als auch die objektorientierte Simulation einschließlich der Spezifika, wie z.b. numerische Integrationsverfahren, physikalische Modellierung. Durch vorgestellte Simulationssprachen, -systeme und software (MATLAB/SIMULINK, Scilab, OpenModelica, PHASER) können die Studierenden typische Simulationsaufgaben im regelungstechnischen Umfeld und darüber hinaus bewerten und entwickeln. Vorraussetzungen für die Teilnahme Vorausgesetzt wird der erfolgreiche Abschluss folgender Fächer: Mathematik 1 und 2 Physik 1 und 2 Elektrotechnik 1 Seite 11 von 119

12 Modul: Modellbildung und Simulation Modellbildung Fachabschluss: Prüfungsleistung mündlich 30 min Art der Notengebung: Gestufte Noten Sprache: Deutsch Pflichtkennz.: Pflichtfach Turnus:Wintersemester Fachnummer: 6316 Prüfungsnummer: Fachverantwortlich: Prof. Dr. Christoph Ament Leistungspunkte: 3 Workload (h):90 Anteil Selbststudium (h): 56 Fakultät für Informatik und Automatisierung SWS:2.0 Fachgebiet:2211 SWS nach Fachsemester 1.FS 2.FS 3.FS 4.FS 5.FS 6.FS 7.FS V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P Lernergebnisse / Kompetenzen Die Studierenden können für wesentliche technische Systeme ein mathematisches Modell aufbauen, das für Analyse, Simulation und Reglerentwurf geeignet ist. Sie kennen wesentliche Modellbildungsprinzipien der theoretischen Modellbildung und können im Rahmen einer experimentellen Modellbildung eine Parameteridentifikation und eine Modellvalidierung durchführen. Vorkenntnisse Vorausgesetzt wird der erfolgreiche Abschluss folgender Fächer: Mathematik 1 und 2 Physik 1 und 2 Elektrotechnik 1 Inhalt Möchte man das Verhalten eines technischen Systems vor seiner Realisierung simulativ untersuchen oder eine Regelung für das System entwerfen, benötigt man ein Modell (also eine mathematische Beschreibung) des Systems. Die Entwicklung eines geeigneten Modells kann sich in der Praxis als aufwändig erweisen. In der Vorlesung werden systematische Vorgehensweisen und Methoden für eine effiziente Modellbildung entwickelt. Dabei wird in die Wege der theoretischen und experimentellen Modellbildung unterschieden. Nach einer Einführung (Kapitel 1) werden zunächst Methoden der theoretischen Modellbildung (Kapitel 2) vorgestellt. Ausgangspunkt sind Modellansätze und Modellbildungsprinzipien in verschiedenen physikalischen Domänen wie z.b. der Mechanik. Diese werden durch Analogiebetrachtungen und die Darstellung im Blockschaltbild miteinander verknüpft, und Methoden zur Modellvereinfachung werden diskutiert. Für die experimentelle Modellbildung (Kapitel 3-5) werden allgemeine Modellansätze eingeführt und anschließend Methoden Identifikation von Modellparametern aus Messdaten entwickelt. Zur effizienten experimentellen Analyse von Systemen wird die Möglichkeit der Modellvalidierung durch statistische Tests vorgestellt. Die Kapitel der Vorlesung gliedern sich wie folgt: 1. Einführung 2. Physikalische ( Whitebox ) Modelle 3. Allgemeine ( Blackbox ) Modelle 4. Parameteridentifikation 5. Modellvalidierung durch statistische Tests Medienformen Die Konzepte werden während der Vorlesung an der Tafel entwickelt. Über Beamer steht ergänzend das Skript mit Beispielen und Zusammenfassungen zur Verfügung. Zur Veranschaulichung werden numerische Simulationen gezeigt. Das Skript kann im Copyshop erworben oder im PDF-Format frei herunter geladen werden. Auf der Vorlesungs- Webseite finden sich weiterhin aktuelle Informationen, Übungsaufgaben und Unterlagen zur Prüfungsvorbereitung. Literatur R. Isermann, M. Münchhof: Identification of Dynamic Systems An Introduction with Applications, Springer Seite 12 von 119

13 Verlag, 2011 J. Wernstedt: Experimentelle Prozessanalyse, VEB Verlag Technik, 1989 K. Janschek: Systementwurf mechatronischer Systeme, Methoden Modelle Konzepte, Springer, 2010 W. Kleppmann: Taschenbuch Versuchsplanung, Produkte und Prozesse optimieren, 7. Auflage, Hanser, 2011 verwendet in folgenden Studiengängen: Bachelor Ingenieurinformatik 2008 Master Wirtschaftsingenieurwesen 2009 Vertiefung ABT Master Electrical Power and Control Engineering 2013 Bachelor Elektrotechnik und Informationstechnik 2013 Bachelor Technische Kybernetik und Systemtheorie 2010 Bachelor Maschinenbau 2013 Bachelor Technische Kybernetik und Systemtheorie 2013 Master Wirtschaftsingenieurwesen 2011 Vertiefung ABT Master Wirtschaftsingenieurwesen 2013 Vertiefung AT Master Wirtschaftsingenieurwesen 2014 Vertiefung AT Master Wirtschaftsingenieurwesen 2010 Vertiefung ABT Seite 13 von 119

14 Modul: Modellbildung und Simulation Simulation Fachabschluss: Prüfungsleistung mündlich 45 min Art der Notengebung: Gestufte Noten Sprache: Deutsch Pflichtkennz.: Pflichtfach Turnus:Sommersemester Fachnummer: 1400 Prüfungsnummer: Fachverantwortlich: Prof. Dr. Pu Li Leistungspunkte: 2 Workload (h):60 Anteil Selbststudium (h): 26 Fakultät für Informatik und Automatisierung SWS:2.0 Fachgebiet:2212 SWS nach Fachsemester 1.FS 2.FS 3.FS 4.FS 5.FS 6.FS 7.FS V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P Lernergebnisse / Kompetenzen Die Studierenden können Grundbegriffe der Modellierung und Simulation und die historische Einordnung der analogen Simulation im Vergleich zum Schwerpunkt der Veranstaltung, der digitalen Simulation zeitkontinuierlicher und zeitdiskreter Systeme, darlegen. Sie sind in der Lage, Simulationsaufgabenstellungen zu bewerten und eine systematische Herangehensweise an die Problemlösung anzuwenden. Die Studierenden testen und beurteilen sowohl die blockorientierte, die zustandsorientierte als auch die objektorientierte Simulation einschließlich der Spezifika, wie z.b. numerische Integrationsverfahren, physikalische Modellierung. Durch vorgestellte Simulationssprachen, -systeme und -software (MATLAB/Simulink, Modelica, OpenModelica) können die Studierenden typische Simulationsaufgaben im regelungstechnischen Umfeld und darüber hinaus bewerten und entwickeln. In einem Hausbeleg weist jeder Studierende seine Fähigkeit nach, eine Simulationsaufgabe zu lösen und auszuwerten. Vorkenntnisse Grundlagen der Mathematik, der Physik, der Modellbildung sowie der Regelungs- und Systemtechnik Inhalt Einführung: Einsatzgebiete, Abgrenzung, Rechenmittel, Arbeitsdefinition, Systematik bei der Bearbeitung von Simulations- und Entwurfsaufgaben; Systembegriff (zeitkontiniuerlich (ODE- und DAE-Systeme), zeitdiskret, qualitativ, ereignis-diskret, chaotisch) mit Aufgabenstellungen ; Analoge Simulation: Wesentliche Baugruppen und Programmierung von Analogrechnern, Vorzüge und Nachteile analoger Berechnung, heutige Bedeutung; Digitale Simulation: blockorientierte Simulation, Integrationsverfahren, Einsatzempfehlungen, algebraische Schleifen, Schrittweitensteuerung, steife Differenzialgleichungen, Abbruchkriterien; zustandsorientierte Simulation linearer Steuerungssysteme; physikalische objektorientierte Modellierung und Simulation; Simulationssprachen und -systeme: MATLAB (Grundaufbau, Sprache, Matrizen und lineare Algebra, Polynome, Interpolation, gewöhnliche Differenzialgleichungen, schwach besetzte Matrizen, M-File-Programmierung, Visualisierung, Simulink, Toolboxen, Beispiele); Einführung in die objektorientierte Modellierungssprache Modelica und das Simulationssystem OpenModelica (Merkmale, Modellierungsumgebung, Bibliotheken, Beispiele, Optimierung) Medienformen Präsentation, Vorlesungsskript, Tafelanschrieb, Übungen im PC-Pool, Hausbeleg am PC Literatur Biran, A., Breiner, M.: MATLAB 5 für Ingenieure, Addison-Wesley, Bossel, H.: Simulation dynamischer Systeme, Vieweg, Bossel, H.: Modellbildung und Simulation, Vieweg, Bub, W., Lugner, P.: Systematik der Modellbildung, Teil 1: Konzeptionelle Modellbildung, Teil 2: Verifikation und Validation, VDI-Berichte 925, Modellbildung für Regelung und Simulation, VDI-Verlag, S. 1-18, S , Cellier, F. E.: Coninuous System Modeling, Springer, Cellier, F. E.: Integrated Continuous-System Modeling and Simulation Environments, In: Linkens, D.A. (Ed.): CAD for Control Systems, Marcel Dekker, New York, 1993, pp Fritzson, P.: Principles of object-oriented modeling and simulation with Modelica 2.1, IEEE Press, Fritzson, P.: Introduction to Medeling and Simulation of Technical and Physical Systems with Modelica. Wiley- IEEE Press Gomez, C.: Engineering and scientific computing with Scilab, Birkhäuser, Hoffmann, J.: MATLAB und SIMULINK, Addison-Wesley, Hoffmann, J., Brunner, U.: MATLAB und Tools: Für die Simulation dynamischer Systeme, Addison-Wesley, Seite 14 von 119

15 2002. Kocak, H.: Differential and difference equations through computer experiments, (... PHASER...), Springer, Otter, M.: Objektorientierte Modellierung Physikalischer Systeme, Teil 1, at - Automatisierungstechnik, (47(1999) 1, S. A1-A4 (und weitere 15 Teile von OTTER, M. als Haupt-- bzw. Co-Autor und anderer Autoren in Nachfolgeheften). Scherf, H.E.: Modellbildung und Simulation dynamischer Systeme, Oldenbourg, Mündliche Prüfung, 30 min. (für Bachelor-Studiengänge bis Prüfungsordnungsversion 2012) bzw. Max. 40 Punkte für schriftlichen Beleg im Fach Simulation als Bestandteil des Moduls "Modellbildung und Simulation" verwendet in folgenden Studiengängen: Bachelor Ingenieurinformatik 2008 Master Wirtschaftsingenieurwesen 2009 Master Wirtschaftsingenieurwesen 2009 Vertiefung ABT Master Electrical Power and Control Engineering 2013 Bachelor Elektrotechnik und Informationstechnik 2013 Bachelor Technische Kybernetik und Systemtheorie 2010 Bachelor Informatik 2010 Bachelor Technische Kybernetik und Systemtheorie 2013 Master Wirtschaftsingenieurwesen 2011 Vertiefung ABT Master Wirtschaftsingenieurwesen 2013 Vertiefung AT Master Wirtschaftsingenieurwesen 2014 Vertiefung AT Master Wirtschaftsingenieurwesen 2010 Vertiefung ABT Bachelor Elektrotechnik und Informationstechnik 2008 Master Electrical Power and Control Engineering 2008 Master Wirtschaftsingenieurwesen 2010 Seite 15 von 119

16 Modul: Leistungselektronik 2 - Theorie Modulnummer: Modulverantwortlich: Prof. Dr. Jürgen Petzoldt Modulabschluss: Fachprüfung/Modulprüfung generiert Lernergebnisse Die Studierenden kennen grundlegende systematische Zusammenhänge zwischen Schalternetzwerk, Kommutierungsprinzip, Steuerverfahren und Eigenschaften leistungselektronischer Schaltungen. Sie sind in der Lage, leistungselektronische Systeme im elektrischen Energiesystem zu entwerfen und zu dimensionieren. Sie können leistungselektronische Schalternetzwerke in Einheit mit deren Regelstrategie auf unterschiedlichen Abstraktionen beschreiben und die Systemstabilität bewerten. Sie haben einen vollständigen Überblick über alle schaltungstechnischen Möglichkeiten der Leistungselektronik. Vorraussetzungen für die Teilnahme Grundlagen des ingenieurwissenschaftlichen Studiums Seite 16 von 119

17 Modul: Leistungselektronik 2 - Theorie Leistungselektronik 2 - Theorie Fachabschluss: Prüfungsleistung mündlich 30 min Art der Notengebung: Gestufte Noten Sprache: Deutsch Pflichtkennz.: Pflichtfach Turnus:Wintersemester Fachnummer: Prüfungsnummer: Fachverantwortlich: Prof. Dr. Jürgen Petzoldt Leistungspunkte: 5 Workload (h):150 Anteil Selbststudium (h): 105 Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik SWS nach Fachsemester 1.FS 2.FS 3.FS 4.FS 5.FS 6.FS 7.FS V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P SWS:5.0 Fachgebiet: Lernergebnisse / Kompetenzen Die Studierenden kennen grundlegende systematische Zusammenhänge zwischen Schalternetzwerk, Kommutierungsprinzip, Steuerverfahren und Eigenschaften leistungselektronischer Schaltungen. Sie sind in der Lage, leistungselektronische Systeme im elektrischen Energiesystem zu entwerfen und zu dimensionieren. Sie können leistungselektronische Schalternetzwerke in Einheit mit deren Regelstrategie auf unterschiedlichen Abstraktionen beschreiben und die Systemstabilität bewerten. Sie haben einen vollständigen Überblick über alle schaltungstechnischen Möglichkeiten der Leistungselektronik. Vorkenntnisse - Grundlagen des ingenieurwissenschaftlichen Studiums Inhalt Schalternetzwerke und Steuerfreiheitsgrade Schaltfunktion s und Steuerfunktion d Ansteuerprinzipien verallgemeinerte PWM-Verfahren Energieübertragung über Schalternetzwerke von Netz 1 zu Netz 2 (1 bis 3 Phasen, 2 bis 5 Leitersysteme) Kaskadierung (Reihen- und Parallel) Klassifizierung von Stromrichterschaltungen Symmetrische Komponenten und Nullsysteme Hochfrequenzverhalten von SR-Systemen (einschließlich EMV-Wirkungen) Thermische Dimensionierung und Modelle Theoretische Beschreibung von SR-Systemen auf unterschiedlichen Modellebenen Steuer- und Regelstrategien Stabilität, systemtheoretische Beschreibung Medienformen Skript, Arbeitsblätter, Simulationstools, Anschauungsmaterial, Laborversuche Literatur wird in der Veranstaltung bekannt gegeben verwendet in folgenden Studiengängen: Master Elektrotechnik und Informationstechnik 2014 Vertiefung EET Master Electrical Power and Control Engineering 2013 Seite 17 von 119

18 Modul: Elektrische Maschinen 1 Modulnummer: Modulverantwortlich: Modulabschluss: Dr. Andreas Möckel Fachprüfung/Modulprüfung generiert Lernergebnisse Die Studierenden kennen grundlegende physikalische Prinzipien der mechanischen Energiewandlung. Sie verstehen den grundsätzlichen Wicklungsaufbau, die Feldverteilung und die Drehmomentbildung von Stator und Rotor rotierender elektrischer Maschinen. Sie sind in der Lage, das Grundprinzip, den Aufbau und das Betriebsverhalten von Gleichstrom-,Drehstromasynchron- und Drehstromsynchronmaschinen zu verstehen und anzuwenden. Vorraussetzungen für die Teilnahme Grundlagen des ingenieurwissenschaftlichen Studiums Seite 18 von 119

19 Modul: Elektrische Maschinen 1 Elektrische Maschinen 1 Fachabschluss: Prüfungsleistung mündlich 45 min Art der Notengebung: Gestufte Noten Sprache: Deutsch Pflichtkennz.: Pflichtfach Turnus:Wintersemester Fachnummer: Fachverantwortlich: Dr. Andreas Möckel Prüfungsnummer: Leistungspunkte: 5 Workload (h):150 Anteil Selbststudium (h): 105 Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik SWS nach Fachsemester 1.FS 2.FS 3.FS 4.FS 5.FS 6.FS 7.FS V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P SWS:3.0 Fachgebiet: Lernergebnisse / Kompetenzen In der Lehrveranstaltung Elektrische Maschinen 1 wenden die Studenten ihre Kenntnisse über die Elektrotechnik, der Experimentalphysik, des Maschinenbaus und der Werkstoffe an. Sie sind in der Lage Energiewandlungsprozesse zu erkennen, zu systematisieren und zu beschreiben. Sie sind befähigt, elektromagnetische Vorgänge zu analysieren und die im Einsatzfall gegebenen Anforderungen durch die Wahl des Energiewandlers zu entsprechen. Dabei bewerten sie Formen und Zyklen des Antriebs und wählen die Komponenten des Antriebs aus. Sie besitzen die Fähigkeiten, das Bewegungsverhalten des Antriebs zu bewerten und sowohl die elektronischen Ansteuerungen auszuwählen als auch die Eigenschaften der Energiewandler vorteilhaft zu nutzen. Damit besitzen sie die Kenntnisse, Wissensgebiete zu kombinieren und kreativ Antriebsaufgaben zu lösen. Vorkenntnisse Vorausgesetzt werden die im Grundstudium erworbenen Kenntnisse der Mathematik, Experimentalphysik und Mechanik. Eine Übersicht der Maschinenelemente und darüber hinaus Fertigkeiten im technischen Zeichnen und Konstruieren von Maschinenbauteilen erleichtern das Verständnis für die Ausführung realer Energiewandler und die zu erfüllenden die Anforderungen. Inhalt 1. Wirkungsweise rotierender elektrischer Maschinen 2. Das magnetische Feld in rotierenden elektrischen Maschinen 3. Aufbau, modellbasierte Beschreibung, Ableitung des Betriebsverhalten, Hinweise zum vorteilhaften Einsatz des jeweiligen Maschinentyps, Möglichkeiten zur Steuerung und Regelung für die Grundformen von: dreiphasige symmetrische Synchronmaschine dreiphasige symmetrische Asynchronmaschine elektrisch und permanentmagneterregte Gleichstrommaschine Medienformen Vorlesungsskript, Foliensatz, interaktive Maschinenmodelle, Anschauungsobjekte, Visualisierungstools Literatur Fischer, R.: Elektrische Maschinen Carl Hanser Verlag München/Wien Müller, G.: Grundlagen elektrischer Maschinen VCH Verlagsgesellschaft mbh Bödefeld/Sequenz: Elektrische Maschinen Springer-Verlag Wien Voigt, K.: Berechnung elektrischer Maschinen VCH Verlagsgesellschaft mbh Stölting, Kallenbach: Handbuch Elektrische Kleinantriebe Hanser Verlag Nürnberg,W.: Die Asynchronmaschine - Springer Verlag Berlin/Göttingen/Heidelberg Nürnberg,W.: Die Prüfung elektrischer Maschinen - Springer Verlag Berlin/Göttingen/Heidelberg» Richter,R.: Elektrische Maschinen Band I-V - Verlag Birkhäuser Basel/Stuttgart» Sequenz,H.: Wicklungen elektrischer Maschinen - Springer-Verlag Wien Seite 19 von 119

20 verwendet in folgenden Studiengängen: Master Regenerative Energietechnik 2013 Bachelor Elektrotechnik und Informationstechnik 2013 Master Regenerative Energietechnik 2016 Master Electrical Power and Control Engineering 2013 Seite 20 von 119

21 Modul: Grundlagen des Betriebs und die Analyse elektrischer Energiesysteme (EES2) Modulnummer: Modulverantwortlich: Prof. Dr. Dirk Westermann Modulabschluss: Lernergebnisse Kennenlernen - Systemmodell in Vierpolform - Leistungsflussberechnung - Leistungs-Frequenz-Regelung und Verbundbetrieb - Grundlagen Winkel-, Frequenz- und Spannungsstabilität - Grundbegriffe der Energiewirtschaft Erwerb von Kompetenzen Fachprüfung/Modulprüfung generiert - Aufbau eines stationäres linearen Netzmodells und die stationäre Netzberechnung durchzuführen - Beschreibung Aufgaben der Netzbetriebsführung - Einordnung dynamische Vorgänge in elektrischen Energiesystemen - Bewertung des Leistungs-Frequenzverhalten eines elektrischen Energiesystems und Berechnung wesentlicher Parameter - Verständnis Instabilitätsmechanismen - Netzstrukturen analysieren und grundlegende Maßnahmen zur Blackoutverhinderung formulieren - Durchführung einfacher Stabilitätsuntersuchungen an vorgegebenen Netzstrukturen durchzuführen unter Anwendung von Winkelkriterium, Flächenkriterium oder Spannungsindikatoren - Kenntnis und Berechnung energiewirtschaftlicher Kennzahlen - Durchführung Variantenvergleich Netzausbau unter Anwendung Barwertmethode und Annutitätenmethode Vorraussetzungen für die Teilnahme Grundlagen der Energiesysteme und -geräte - (EES1 / ETG1) Seite 21 von 119

22 Modul: Grundlagen des Betriebs und die Analyse elektrischer Energiesysteme (EES2) Grundlagen des Betriebs und der Analyse elektrischer Energiesysteme Fachabschluss: Prüfungsleistung mündlich 30 min Sprache: Deutsch Fachnummer: Fachverantwortlich: Prof. Dr. Dirk Westermann Pflichtkennz.: Pflichtfach Prüfungsnummer: Art der Notengebung: Gestufte Noten Turnus:Sommersemester Leistungspunkte: 5 Workload (h):150 Anteil Selbststudium (h): 105 Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik SWS nach Fachsemester 1.FS 2.FS 3.FS 4.FS 5.FS 6.FS 7.FS V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P SWS:4.0 Fachgebiet: Lernergebnisse / Kompetenzen Kennenlernen - Kenntnis über Kraftwerks- und Lasttypen und deren Beitrag zur Netzregelung - Aufbau von Leitsystemen - Aufbau des Europäischen Verbundnetzes inkl. der maßgeblichen Akteure - Vorgänge die zu Blackouts führen - maßgeblichen Technologien für Netzregler hinsichtlich Leistungsflussregelung und Spannungsregelung - Verfahren der Stabilitätsanalyse (Winkel-, Frequenz- und Spannungsstabilität) - Grundbegriffe der Energiewirtschaft Erwerb von Kompetenzen - Aufbau eines stationären linearen Netzmodells und Durchführen stationärer Netzberechnungen - Beschreibung der Aufgaben der Netzbetriebsführung - Einordnung und Analyse dynamischer Vorgänge im elektrischen Energiesystem - Bewertung des Leistungs-Frequenzverhaltens in elektr. Energiesystemen und Berechnung wesentlicher Parameter der Netzregelung - Analyse von Netzstrukturen und Formulierung grundlegender Maßnahmen zur Blackout-Verhinderung - Durchführung einfacher Stabilitätsuntersuchungen an vorgegebenen Netzstrukturen (unter Anwendung von Winkelkriterium, Flächenkriterium oder Spannungsindikatoren) - Kenntnis energiewirtschaftlicher Kennzahlen und Durchführung von einfachen Wirtschaftlichkeitsberechnungen für Netzausbaumaßnahmen (Barwert-, Annuitätenmethode, Return on Investment, Interner Zinsfluss, Kapitalwert) Vorkenntnisse Grundlagen der Elektrotechnik Grundlagen der Energietechnik Grundlagen Energiesysteme- und Geräte oder Elektrische Energiesysteme 1 Inhalt - Stationäre Netzberechnung Leistungsflussberechnung - Netzregelung Leistungs-Frequenz-Regelung - Stabilitätsbetrachtungen - Blackouts in elektrischen Energiesystemen - Grundbegriffe der Energiewirtschaft Medienformen Folien, Tafelbilder, Arbeitsblätter Literatur [1] Heuck; K.; Dettmann K.-D. : Elektrische Energieversorgung: Vieweg-Verlag Wiesbaden, 2004 [2] Oswald, B.; Oeding, D.: Elektrische Kraftwerke und Netze, Springer 2004 [3] Crastan, V.: Elektrische Energieversorgung 1, Springer, 2000 [4] Crastan, V.: Elektrische Energieversorgung 2, Springer, 2004 [5] Kundur: "Power System Control and Stability", Macgraw Hill, 1994 Seite 22 von 119

23 verwendet in folgenden Studiengängen: Master Wirtschaftsingenieurwesen 2014 Vertiefung ET Master Electrical Power and Control Engineering 2013 Bachelor Elektrotechnik und Informationstechnik 2013 Bachelor Technische Kybernetik und Systemtheorie 2010 Master Wirtschaftsingenieurwesen 2015 Vertiefung ET Master Regenerative Energietechnik 2016 Bachelor Technische Kybernetik und Systemtheorie 2013 Master Wirtschaftsingenieurwesen 2013 Vertiefung ET Seite 23 von 119

24 Modul: Netzleittechnik und Energiemanagementsysteme (EES3) Modulnummer: Modulverantwortlich: Prof. Dr. Dirk Westermann Modulabschluss: Fachprüfung/Modulprüfung generiert Lernergebnisse Kennenlernen - Architektur und Funktionsweisen von Netzleittechniken - Leistungsflussanalyse (Newton Raphson, Gauss Seidel, schnell entkoppelte, Gleichstromleistungsfluss Berechnung) - Sensitivitätsanalyse - Fehleranalyse - Netzreduktion - Optimale Leistungsflussberechnung - Kommunikationsprotokolle - Prognose und Vorhersage Erwerb von Kompetenzen - Leistungsflussberechnungen vermaschter Energiesysteme - Leistungsflussregelung in großen Systemen - Durchführung Fehleranalysen Vorraussetzungen für die Teilnahme Grundlagen der Energiesysteme und -geräte (EES1 und ETG1) Grundlagen Betrieb elektrische Energiesysteme (EES2) Seite 24 von 119

25 Modul: Netzleittechnik und Energiemanagementsysteme (EES3) Netzleittechnik und Energiemanagementsysteme (EES3) Fachabschluss: Prüfungsleistung mündlich 30 min Art der Notengebung: Gestufte Noten Sprache: Deutsch Pflichtkennz.: Pflichtfach Turnus:Sommersemester Fachnummer: Prüfungsnummer: Fachverantwortlich: Prof. Dr. Dirk Westermann Leistungspunkte: 5 Workload (h):150 Anteil Selbststudium (h): 105 Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik SWS:4.0 Fachgebiet:2164 SWS nach Fachsemester 1.FS 2.FS 3.FS 4.FS 5.FS 6.FS 7.FS V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P Lernergebnisse / Kompetenzen Kennenlernen - Architektur und Funktionsweisen von Netzleittechniken - Leistungsflussanalyse (Newton Raphson, Gauss Seidel, schnell entkoppelte, Gleichstromleistungsfluss Berechnung) - Sensitivitätsanalyse - Fehleranalyse - Netzreduktion - Optimale Leistungsflussberechnung - Kommunikationsprotokolle - Prognose und Vorhersage Erwerb von Kompetenzen - Leistungsflussberechnungen vermaschter Energiesysteme - Leistungsflussregelung in großen Systemen - Durchführung Fehleranalysen Vorkenntnisse Grundlagen der Energiesysteme und -geräte (EES1 und ETG1) Grundlagen Betrieb elektrische Energiesysteme (EES2) Inhalt - Grundlagen Netzleittechniken - Stationäre Systemanalyse - Optimierung - Prognose und Vorhersage Medienformen Folien Tafelbilder Aufgabenblätter Literatur [1] Crastan, V. Elektrische Energieversorgung 2. Springer Verlag Berlin, Heidelberg, New York, 2004 [2] Schwab, A.J.: Elektroenergiesysteme. Springer Verlag (springer.de), 2. Auflage XXX, ISBN [3) Kundur, Prabha: Power System Stability and Control, McGraw-Hill, New York, Toronto, ISBN X, 1993 [4] Heuck; K.; Dettmann K.-D. : Elektrische Energieversorgung: Vieweg-Verlag Wiesbaden, 2004 [5] Oswald, B.; Oeding, D.: Elektrische Kraftwerke und Netze, Springer 2004 Ab dem Sommersemester 2016 besteht die alternative Prüfungsleistung aus einer 30-minütigen mündlichen Prüfung sowie einem Softwareprojekt. Das Bestehen des Softwareprojektes ist Voraussetzung zur Teilnahme an der mündlichen Prüfung. Die Endnote ergibt sich zu 100 % aus der Note der mündlichen Prüfung. verwendet in folgenden Studiengängen: Master Wirtschaftsingenieurwesen 2014 Vertiefung ET Bachelor Technische Kybernetik und Systemtheorie 2013 Seite 25 von 119

26 Master Wirtschaftsingenieurwesen 2013 Vertiefung ET Master Electrical Power and Control Engineering 2013 Master Elektrotechnik und Informationstechnik 2014 Vertiefung EET Bachelor Technische Kybernetik und Systemtheorie 2010 Master Wirtschaftsingenieurwesen 2015 Vertiefung ET Seite 26 von 119

27 Modul: Elektroenergie- und Netzqualität (EEQ) Modulnummer: Modulverantwortlich: Prof. Dr. Dirk Westermann Modulabschluss: Fachprüfung/Modulprüfung generiert Lernergebnisse Kennenlernen - wichtiger Merkmale der Elektroenergiequalität (EEQ) und der Arten der Qualitätsminderungen (Oberschwingungen, Zwischenharmonische, Spannungsänderungen und Spannungsschwankungen, Flicker, Spannungseinbrüche, Unsymmetrien) - der Entstehung und wichtigsten Verursacher von Qualitätsminderungen - der Parameter und Verträglichkeitspegel der Spannungsqualität - der Berechnung und Messung von wichtigen Kenngrößen - der praktischen Maßnahmen zur Reduzierung von Qualitätsminderungen Erwerb von Kompetenzen - zur Analyse der Versorgungs- und Spannungsqualität (Verfahren) - zur Bestimmung und Bewertung der Kenngrößen der Spannungsqualität und Zuverlässigkeit - zur Wahl von Massnahmen zur Sicherung der Versorgungsqualität in elektrischen Netzen Vorraussetzungen für die Teilnahme Energiesysteme 1 Seite 27 von 119

28 Modul: Elektroenergie- und Netzqualität (EEQ) Elektroenergie- und Netzqualität Fachabschluss: Prüfungsleistung mündlich 30 min Art der Notengebung: Gestufte Noten Sprache: Deutsch Pflichtkennz.: Pflichtfach Turnus:Sommersemester Fachnummer: Prüfungsnummer: Fachverantwortlich: Prof. Dr. Dirk Westermann Leistungspunkte: 5 Workload (h):150 Anteil Selbststudium (h): 116 Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik SWS:4.0 Fachgebiet:2164 SWS nach Fachsemester 1.FS 2.FS 3.FS 4.FS 5.FS 6.FS 7.FS V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P Lernergebnisse / Kompetenzen Kennenlernen - wichtiger Merkmale der Elektroenergiequalität (EEQ) und der Arten der Qualitätsminderungen (Oberschwingungen, Zwischenharmonische, Spannungsänderungen und Spannungsschwankungen, Flicker, Spannungseinbrüche, Unsymmetrien) - der Entstehung und wichtigsten Verursacher von Qualitätsminderungen - der Parameter und Verträglichkeitspegel der Spannungsqualität - der Berechnung und Messung von wichtigen Kenngrößen - der praktischen Maßnahmen zur Reduzierung von Qualitätsminderungen Erwerb von Kompetenzen - zur Analyse der Versorgungs- und Spannungsqualität (Verfahren) - zur Bestimmung und Bewertung der Kenngrößen der Spannungsqualität und Zuverlässigkeit - zur Wahl von Massnahmen zur Sicherung der Versorgungsqualität in elektrischen Netzen Vorkenntnisse Energiesysteme 1 Inhalt - Netzqualität, Elektroenergiequalität und Spannungsqualität - Ursachen, Entstehung, Auswirkungen und Merkmale von Netzrückwirkungen (NRW) - Verzerrung der Kurvenform von Strömen und Spannungen, Oberschwingungen, Zwischen-harmonische, Kommutierungseinbrüche - Einflüsse auf den Effektivwert der Spannung, Spannungsänderungen, Ficker, Einbrüche, Unsymmetrie - NRW von Eigenerzeugungsanlagen - Normen, Verträglichkeitspegel und Grenzwerte der Elektroenergiequalität - Berechnung und Messung der Kenngrößen der Elektroenergiequalität - Maßnahmen zur Beherrschung der NRW - Unterbrechungsfreie Stromversorgung - Zuverlässigkeit elektrischer Netze und Anlagen - deterministische und probabilistische Zuverlässigkeitsanalysen Medienformen Power-Point-Präsentation Literatur [1] VDEW e.v. Grundsätze für die Beurteilung von Netzrückwirkungen. 3. überarbeitete Auflage. Frankfurt/M. : VDEW-Verlag, ISBN [2] Kloss, A. Stromrichter-Netzrückwirkungen in Theorie und Praxis. Schweiz : Aarau, AT-Verlag, 1981.[3] Dugan, C. R., Mc Granaghan, M. F. und Beaty, H. W. Electrical Power Systems Quality. New York McGraw-Hill Comp. Inc., ISBN [4] Büchner, P. Stromrichter-Netzrückwirkungen und ihre Beherrschung. 1. Auflage. Leipzig: Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, VLN /56/82. [5] Blume, D., Schlabbach, J. und Stephanblome, Th. Spannungsqualität in elektrischen Netzen. Berlin : VDE- Verlag, ISBN [6] Arrillaga, J., Watson, N. R. und Coehen, S. Power System Quality Assessment. New York u.a: John Wiley &. Sons New York u. a, ISBN [7] Hormann, W., Just, W. und Schlabbach, J. Netzrückwirkungen. Berlin: VDE-Verlag, ISBN Seite 28 von 119

29 [8] Grapentin, M. EMV in der Gebäudeinstallation. 1. Auflage. Berlin: Verlag Technik, ISBN verwendet in folgenden Studiengängen: Bachelor Elektrotechnik und Informationstechnik 2013 Master Electrical Power and Control Engineering 2013 Seite 29 von 119

30 Modul: Berechnung elektrischer Netze und Anlagen (BENA) Modulnummer: Modulverantwortlich: Prof. Dr. Dirk Westermann Modulabschluss: Fachprüfung/Modulprüfung generiert Lernergebnisse Kennenlernen - wichtiger Berechnungsverfahren zur Planung und Gestaltung elektrischer Anlagen und Netze - der Strom- und Spannungsverhältnisse bei Ausgleichs-, Schalt-, Resonanz- und Fehlervorgängen - der Kurzschlussstromkenngrößen und deren Bestimmung - der Standardverfahren der Kurzschlussstromberechnung - der Massnahmen zur Beherrschung der Kurzschlussströme in elektrischen Netzen Erwerb von Kompetenzen - zur Ermittlung der Strom- und Spannungsbeanspruchungen für die Planung und Gestaltung elektrischer Netze und Anlagen - zur praktischen Durchführung von Kurzschlussstromberechnungen Vorraussetzungen für die Teilnahme Energiesysteme 1 Seite 30 von 119

31 Modul: Berechnung elektrischer Netze und Anlagen (BENA) Berechnung elektrischer Netze und Anlagen Fachabschluss: Prüfungsleistung mündlich 30 min Art der Notengebung: Gestufte Noten Sprache: deutsch Pflichtkennz.: Pflichtfach Turnus:Sommersemester Fachnummer: Prüfungsnummer: Fachverantwortlich: Prof. Dr. Dirk Westermann Leistungspunkte: 5 Workload (h):150 Anteil Selbststudium (h): 116 Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik SWS:4.0 Fachgebiet:2164 SWS nach Fachsemester 1.FS 2.FS 3.FS 4.FS 5.FS 6.FS 7.FS V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P Lernergebnisse / Kompetenzen Kennenlernen - wichtiger Berechnungsverfahren zur Planung und Gestaltung elektrischer Anlagen und Netze - der Strom- und Spannungsverhältnisse bei Ausgleichs-, Schalt-, Resonanz- und Fehlervorgängen - der Kurzschlussstromkenngrößen und deren Bestimmung - der Standardverfahren der Kurzschlussstromberechnung - der Massnahmen zur Beherrschung der Kurzschlussströme in elektrischen Netzen Erwerb von Kompetenzen - zur Ermittlung der Strom- und Spannungsbeanspruchungen für die Planung und Gestaltung elektrischer Netze und Anlagen - zur praktischen Durchführung von Kurzschlussstromberechnungen Vorkenntnisse Energiesysteme 1 Inhalt - Berechnung von Ausgleichs- und Schaltvorgängen in DC- und AC-Kreisen - Resonanzen in linearen und nichtlinearen Kreisen - Fehlervorgänge in elektrischen Netzen, Kurzschlüsse, Kurzschlussstromwirkungen - Berechnung des zeitlichen Verlaufs und der charakteristischen Kenngrößen des Kurzschlussstroms - Berechnung unsymmetrischer Zustände in elektrischen Netzen - Kurzschlussstromberechnung nach standardisierten Verfahren - Spezielle Probleme der Kurzschlussstromberechnung und des Kurzschlussschutzes - Einsatz von Schmelzsicherungen zum Kurzschlussschutz - Methoden und Maßnahmen der Kurzschlussstrombegrenzung Medienformen Power-Point-Präsentation Literatur [1] Boehle, B.; Guthmann, O. u.a.: ABB - Taschen buch Schaltanlagen. Cornelsen/Giradet - Ver lag, 9. Auflage, 1992 [2] Knies, W.; Schierack, K.: Elektrische Anla gen technik. Kraftwerke-Netze-Schaltanlagen-Schutzeinrichtungen. Hauser - Verlag 1991 [3] Happoldt, H.; Oeding, D.: Elektrische Kraft wer ke und Netze. Springer - Verlag 1987 [4] Hosemann; Boeck: Grundlagen der elektrischen Energietechnik. Springer - Verlag 1983 [5] Hütte - Taschenbücher der Technik. Elek trische Energietechnik. Band 2: Geräte, Band 3: Netze. Springer - Verlag 1988 [6] Flosdorff; Hilgarth: Elektrische Energiever teilung. Teubner - Verlag 1986 verwendet in folgenden Studiengängen: Master Elektrotechnik und Informationstechnik 2014 Vertiefung EET Master Electrical Power and Control Engineering 2013 Seite 31 von 119

32 Modul: Netzdynamik, HGÜ und FACTS (EES4) Modulnummer: Modulverantwortlich: Prof. Dr. Dirk Westermann Modulabschluss: Fachprüfung/Modulprüfung generiert Lernergebnisse Kennenlernen - Methoden der dynamischen Netzberechnung - Verfahren zur Verbesserung der Systemdämpfung - Methoden zur Systemanalyse - Technologische Grundlagen, Anlagenaufbau und Regelung von Thyristor- und VSC-basierten FACTS- Elementen und HGÜ-Systemen Erwerb von Kompetenzen - Einsatz der kennengelernten Methoden und Verfahren - Selbstständiges Durchführen dynamischer Systemanalyse - Aufbau eines Netzmodells zur RMS-Simulation im Mittel- und Kurzzeitbereich mittels gängiger Simulationsmethoden Vorraussetzungen für die Teilnahme Grundlagen des Betriebs und Analyse elektrischer Energiesysteme Seite 32 von 119

33 Modul: Netzdynamik, HGÜ und FACTS (EES4) Netzdynamik, HGÜ und FACTS (EES4) Fachabschluss: Prüfungsleistung mündlich 30 min Art der Notengebung: Gestufte Noten Sprache: Deutsch Pflichtkennz.: Pflichtfach Turnus:Wintersemester Fachnummer: Prüfungsnummer: Fachverantwortlich: Prof. Dr. Dirk Westermann Leistungspunkte: 5 Workload (h):150 Anteil Selbststudium (h): 105 Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik SWS:4.0 Fachgebiet:2164 SWS nach Fachsemester 1.FS 2.FS 3.FS 4.FS 5.FS 6.FS 7.FS V S P V S P V S P V S P V S P V S P V S P Lernergebnisse / Kompetenzen Kennenlernen - Methoden der dynamischen Netzberechnung - Verfahren zur Verbesserung der Systemdämpfung - Methoden zur Systemanalyse - Technologische Grundlagen, Anlagenaufbau und Regelung von Thyristor- und VSC-basierten FACTS- Elementen und HGÜ-Systemen Erwerb von Kompetenzen - Einsatz der kennengelernten Methoden und Verfahren - Selbstständiges Durchführen dynamischer Systemanalyse - Aufbau eines Netzmodells zur RMS-Simulation im Mittel- und Kurzzeitbereich mittels gängiger Simulationsmethoden Vorkenntnisse Grundlagen des Betriebs und Analyse elektrischer Energiesysteme Inhalt - Regelungssysteme für Kurzzeitdynamiken - Dämpfung von Leistungspendelungen - dynamische Systemanalyse (Eigenwertanalyse, Modalkomposition) - Reglerentwurf für die Erregungsregelung - Systementwurf, Betrieb und Regelung von FACTS Betriebsmitteln (SVC, TCSC, STATCOM, ASC, UPFC) - Systementwurf und Betrieb von VSC und Thyristor basierten HVDC - Anwendung von FACTS und HVDC für die Regelung von Energiesystemen Medienformen Folien, Tafelbilder, Rechnerübung Literatur [1] Heuck; K.; Dettmann K.-D. : Elektrische Energieversorgung: Vieweg-Verlag Wiesbaden, 2004 [2] Oswald, B.; Oeding, D.: Elektrische Kraftwerke und Netze, Springer 2004 [3] Crastan, V.: Elektrische Energieversorgung 1, Springer, 2000 [4] Crastan, V.: Elektrische Energieversorgung 2, Springer, 2004 [5] Kundur: "Power System Control and Stability", Macgraw Hill, 1994 verwendet in folgenden Studiengängen: Master Wirtschaftsingenieurwesen 2014 Vertiefung ET Bachelor Technische Kybernetik und Systemtheorie 2013 Master Wirtschaftsingenieurwesen 2013 Vertiefung ET Master Electrical Power and Control Engineering 2013 Master Elektrotechnik und Informationstechnik 2014 Vertiefung EET Bachelor Technische Kybernetik und Systemtheorie 2010 Master Wirtschaftsingenieurwesen 2015 Vertiefung ET Seite 33 von 119