Preise 2022

Frau Reis studiert Elektrische Energietechnik im Master und erzielt auch dort ausgezeichnete Noten. Gleichzeitig forscht sie als wissenschaftliche Mitarbeiterin am Lehrstuhl für Energiesysteme und Energiemanagement am Zellularen Ansatz der Energietechnik und an Ortsnetzregelung. Praktika absolvierte sie in verschiedenen Bereichen der elektrischen Energietechnik.

Frau Lisa Reis erhielt Stipendien des Förderprogramms der Studienstiftung des Deutschen Volkes, Network² der Netze BW und ein Deutschlandstipendium und für überdurchschnittliche Leistungen im Fach Physik den DPG-Abiturpreis. Sie engagiert sich in der VDE-Hochschulgruppe und in verschiedenen Gremien der akademischen Selbstverwaltung.

Frau Reis erhält den Herbert-Kind-Preis für ihre sehr guten Studienleistungen, ihr nebenberufliches Engagement, und ihre spürbare Leidenschaft für die Energietechnik.

Herr Bernet konzentriert sich in seiner Veröffentlichung auf die Entwicklung einer neuartigen Regelstrategie für aktive Netzstromrichter mit integrierten spannungseinprägenden aktiven Filtern, die eine Kompensation von Stromoberschwingungen bis in den Kilohertz-Bereich bei gleichzeitig begrenzter Regelbandbreite ermöglicht. Dies umfasst eine ausführliche Modellierung des vorgeschlagenen hybriden Stromrichtersystems, den darauf aufbauenden Regelungsentwurf sowie die simulative und experimentelle Verifikation der entwickelten Strategie zur Oberschwingungsreduktion. Der herausragende, wissenschaftliche Beitrag der vorliegenden Arbeit liegt dabei in der ganzheitlichen systematischen Beschreibung des Zusammenwirkens von Stromrichter, aktivem Filter und Netz, die darauf basierende Ableitung eines neuartigen Betriebskonzepts zur Realisierung der vielversprechenden Eigenschaften und dessen Umsetzung in einem praktischen Aufbau. Die Veröffentlichung leistet damit einen wertvollen Beitrag zur Erweiterung des kompensierbaren Frequenzbereichs von aktiven Filtern und schafft damit wichtige Voraussetzungen, um deren Potential zur Oberschwingungskompensation von aktiven Netzstromrichtern weiter zu verbessern.

IEEE Transactions on Power Electronic , April 2021

Herr Dietz gibt die analytische 2D-Feld- und Kraftberechnung für die  Magnetlagerung und für den Antrieb in lagerlosen Maschinen an und  beschränkt sich auf eine zentrische Läuferlage. Die analytische   Feldberechnung für elektrisch leitfähige Rotoren mit Permanenterregung, bei  denen im Rotor Wirbelströme auftreten, führt auf die Verwendung von Bessel- Funktionen. Diese analytischen Ergebnisse vergleicht er mit einer  zweidimensionalen Finite-Element-Berechnung der Magnetfelder und  Wirbelströme. Hier kann er auch den Statornutöffnungseinfluss  berücksichtigen. Aus den Berechnungen erstellt Herr Dietz im Laplace-Bildbereich die  Übertragungsfunktion zwischen erwünschter Tragkraft und sich tatsächlich  einstellender Tragkraft, die er im Frequenzbereich von 0 … 10 kHz auch als  Amplituden- und Phasengang angibt und durch einfacher zu verwendende gebrochen-rationale Funktionen mit Matlab annähert.

Bei kleineren Maschinen von etwa 1 … 10 kW wie beim untersuchten 1 kW- Prototyp bis 60 000/min ist die  Abschwächung der Tragkraft bei Nenndrehzahl bis  ca. 1 kHz mit wenigen Prozent klein, bei 10 kHz allerdings bereits 30%. Die  größere 40kW-Maschine hat schon bei niedrigen Frequenzen ca. 10%  Tragkraftverlust. Mit sinkender Drehzahl wird dieser Verlust generell kleiner, da  die Wirbelstromfrequenz sinkt.  

Die zusätzlich auftretende, quer zu erwünschten Tragkraft auftretende  Querkraftkomponente beträgt bei beiden Maschinengrößen bei Nenndrehzahl ca.  12 … 15% und wird ab ca. 1 kHz abgedämpft. 

Herr Dietz überträgt die Frequenzgänge von Tragkraft und störender Querkraft in  das Systemmodell für die Radialtragkraft des lagerlosen Motors. Er simuliert für  starren Rotor das dynamische Verhalten des Antriebs für beide Motorgrößen  anhand der Wurzelortskurven im Laplace-Bildbereich. Die Änderung der Mitlauf-  und Gegenlauf-Starrkörpereigenschwingungen als Gleichtakt- und Gegentaktmode  für zwei lagerlose Halbmotoren, also zwei Radiallagerstellen, im Bereich von  Drehzahl Null bis Nenndrehzahl wird getrennt für den Wirbelstromeffekteffekt  und den Wechselwirkungseffekt für beide Maschinengrößen dargestellt. Die  Überlagerung beider Effekte erlaubt eine Abschätzung maximal zulässiger  störender Querkräfte, um noch Laufstabilität zu gewährleisten. Vor allem beim  größeren 40 kW-Motor müssen Abhilfemaßnahmen vorgesehen werden wie a)  Segmentierung der Läufermagnete, b) eine Entkopplung der Regelung für die  gyroskopische Rotorbewegung in beiden Radiallagerstellen durch eine zentrale  Regelung beider Radiallager gemeinsam und c) durch eine drehmomentabhängige  Tragkraftvorsteuerung. 

Eine 1 kW-Prototypmaschine als eine lagerlose Halbmaschine mit einem  zusätzlichen Radialmagnetlager als zweite Lagerstelle dient als Antrieb für kleine  Turbokompressoren, die hier ohne Gehäuse freiblasend die lagerlose Maschine  belasten. Messungen am Prototyp mit geschlossenem Tragkraft-Regelkreis zeigen  in Übereinstrimmung mit der Simulation die Neigung zu Instabilität beim raschen  Übergang vom Antreiben zum generatorischen Bremsen. Dies wird an den  erhöhten Ausschlägen des Rotorpositionssignals innerhalb der lagerlosen  Halbmaschine sichtbar.   

IEEE Transaction on Industry Applications, Nov./Dez. 2021

Im Rahmen der fortschreitenden Energiewende kommt den Verteilnetzen stetig steigende Bedeutung zu. Sie tragen nicht nur die Hauptlast bezüglich der Integration dezentraler, regenerativer Einspeisungen, sondern müssen in Zukunft auch verstärkt Systemdienstleistungen für das Gesamtsystem erbringen, wie zum Bespiel Regelleistungs-oder auch Blindleistungsbereitstellung. So wandeln sich vormals passive zunehmend zu aktiven, dynamischen Verteilnetzen. Dies wiederum bedeutet für die Betrachtungen im Übertragungsnetz, dass bisherige Modelle der unterlagerten Verteilnetze adaptiert und zu dynamischen Modellen erweitert werden müssen.

Hier setzt die prämierte Veröffentlichung von Herrn Georgios Mitrentsis an. Sie beschreibt ein dreistufiges Verfahren zur Ermittlung realitätsrechter dynamischer Modelle für Verteilnetze mit Hilfe von Clustering-Verfahren und Methoden der Künstlichen Intelligenz (KI). Die Basis stellen dabei umfangreiche Messungen an den Übergabeumspannwerken zwischen Übertragungs- und Verteilnetz dar. In der ersten Stufe werden die Daten validiert, um Datenfehler oder nicht plausible Daten von der weiteren Modellbildung auszuschließen. Stufe 2 clustert die vorliegenden Daten mit unterschiedlichen Verfahren in Gruppen mit gleichem oder ähnlichem dynamischen Verhalten, während in Stufe 3 für jede Gruppe ein nicht-lineares, dynamisches Verteilnetzmodell abgeleitet wird. Dabei zeigt sich, dass sich die große Vielfalt unterschiedlicher Verteilnetze dennoch in einer überschaubaren Anzahl standardisierter dynamischer Modelle abbilden lässt. Letztlich wird das vorgeschlagene Verfahren anhand realer Messungen aus sechs Übergabeumspannanlagen in Süddeutschland umfassen verifiziert.

Ebenso wie die eigentliche wissenschaftliche Leistung kann die schriftliche Fassung der englischsprachigen Veröffentlichung vollständig überzeugen. Sie ist mit der notwendigen Sorgfalt erstellt, gut strukturiert und systematisch aufgebaut. Der Schreibstil ist präzise, verständlich und wissenschaftlich korrekt.

Die prämierte Veröffentlichung stellt damit zweifelsfrei einen wichtigen und innovativen Beitrag zu einem hochaktuellen Thema der Energieversorgungsbranche im Bereich des Zusammenwirkens von Übertragungs- und Verteilnetzebene dar.

IEEE TRANSACTIONS ON SMART GRID, VOL. 12, NO. 4, JULY 2021