ETG Literaturpreis

Veröffentlichungen in Deutsch oder Englisch aus allen Fachgebieten der elektrischen Energietechnik sind für eine Auszeichnung geeignet, wenn im Inhalt und in der Art der Darstellung eine schöpferische Leistung des/der Autor/en erkennbar ist. Die Arbeit sollte in origineller, klarer und anschaulicher Weise den innovativen wissenschaftlichen Inhalt darstellen.
Dabei sind auch Zusammenfassungen eines größeren Fachgebietes möglich, ohne dass die Arbeit notwendigerweise neue wissenschaftliche Erkenntnisse vermittelt.

Doktorarbeiten und Habilitationsschriften sind nicht zugelassen. Stattdessen können veröffentlichte Berichte in Zeitschriften über diese Arbeiten eingereicht werden.

Der Hauptautor / die Hauptautorin darf zum Zeitpunkt der Veröffentlichung nicht älter als 40 Jahre sein. Wenn mehrere Personen als Hauptautor / Hauptautorin genannt werden, gilt diese Bedingung für jede Person.

Die Veröffentlichung kann sowohl von einem Autor oder einer Autorin der Veröffentlichung als auch von anderen Personen vorgeschlagen werden.

Die bisherigen Preisträger sind von dem Einreichen weiterer Vorschläge ausgeschlossen.

Die Veröffentlichungen werden den ETG Fachbereichen zur Prüfung übermittelt. Sie werden nach schöpferischem Inhalt, Originalität und Klarheit bewertet. Dabei wird sowohl der wissenschaftliche Inhalt, die publizistische Darstellung als auch die Relevanz der Arbeit im internationalen Umfeld betrachtet.

• Veröffentlichung
  Die vorgeschlagene Publikation muss im Jahr vor dem Preisaufruf (+/- 1/4 Jahr) veröffentlicht worden sein.
  Beispiel: Für den ETG Literaturpreis 2023 können Veröffentlichungen im Zeitraum Oktober 2021 bis März 2023 eingereicht werden.
• Aufruf
  Der Aufruf zur Bewerbung erscheint jährlich. Darin wird der Schlusstermin genannt, an dem spätestens die Bewerbung eingegangen sein muss.
• Vergabe
  Die Vergabe des Preises erfolgt im Rahmen einer feierlichen Preisverleihung, z. B. beim ETG-Kongress.

Die Arbeit zeichnet sich durch eine hohe Praxisrelevanz aus, da die zusätzliche Belastung der Verteilungsnetze durch elektrische Wärmepumpen - zusätzlich zum Laden von Elektrofahrzeugen - in absehbarer Zukunft ein ernst zu nehmendes Problem darstellen wird. 
Es werden zwei Modelle mit unterschiedlichem Detaillierungsgrad und zeitlicher Auflösung verglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass sich durch den Einsatz von Wärmepumpen die Bezugsleistung gegenüber Haushalten ohne Wärmepumpe nahezu verdoppeln kann. 
Die Arbeit zeichnet sich durch gute Detailkenntnisse der Autoren aus. Die Darstellung ist gut strukturiert und verständlich. Die Ergebnisse des Simulationsvergleichs werden anschaulich dargestellt. 
Die Genauigkeit des vereinfachten Modells erweist sich für die Ermittlung der zu erwartenden Netzbelastungen im Rahmen der Netzplanung als ausreichend. Hierdurch lassen sich aufwändigere Simulationen vermeiden. 
Die Ergebnisse stellen somit einen wichtigen Baustein für die Ermittlung zukünftig zu erwartender Netzbelastungen dar.

erschienen in: 18. Symposium Energieinnovation 2024, Graz/Austria, 14. 02. 2024

Herr Dr.-Ing. Michael Gleissner hat mit seiner Veröffentlichung einen wesentlichen Beitrag zur Weiterentwicklung der leistungselektronischen Messtechnik  geleistet. Er stellt für ein sehr aussichtsreiches Verfahren  zur Messung der Sperrschichttemperatur eines Umrichters besondere Aspekte bei der Anwendung für unterschiedliche Leistungshalbleitertypen vor. In der Arbeit werden die entdeckten Effekte theoretisch untermauert, aber auch Konsequenzen für die praktische Anwendung in der industriellen Realität gegeben. Herr Gleissner studierte Elektro- und Informationstechnik und promovierte 2016 über die Steigerung der Verfügbarkeit von Stromrichtern durch Fehlertoleranz.

erschienen in: IEEE Open Journal of Power Electronics, vol. 4, pp. 293 – 305, 2023

Hr. Dennis Albert zeigt in diesem Artikel, wie die Modellierung von Drehstromtransformatoren verbessert werden kann, um Effekte, welche aus dem Materialverhalten des ferromagnetischen Kerns resultieren, akkurat zu inkludieren. Die Schwierigkeit darin resultiert nicht nur aus der ausgeprägten Nichtlinearität des Zusammenhangs zwischen Fluss und Strom, sondern vor allem auch aus der Zeitvariabilität der Kennlinien, welche durch die bekannten Hystereskurven abgebildet werden. Durch die von ihm und den Mitautoren erarbeiteten und durch Messungen verifizierten Ergebnisse wird es möglich, praktisch so wichtige Phänome den Einschaltstromstoß oder die Leerlaufverluste akkurat in der Rechnung nachzuvollziehen und dadurch schon im Vorfeld eine treffsichere Vorhersage des Verhalten zu erzielen. Dies ist nicht nur im Rahmen der Auslegung von Transformatoren wichtig, sondern hilft auch, Fehler im Zusammenhang mit dem Betriebsmittel Transformator besser zu verstehen und dadurch zuverlässiger zu vermeiden!

erschienen in: IEEE Access vol. 10, 2022, June 15, 2022, pp. 64018–64027

Die Arbeit von Herrn Dr. Deusinger zeichnet sich gleichermaßen durch eine hohe Praxisrelevanz und fachliche Tiefe aus. Ein ungelöstes Problem bei der Bestimmung des Wirkungsgrades elektrischer Maschinen ist die genaue Messung von Permanentmagnetmotoren mit höherer Leistung. Hierzu stand bisher nur die direkte Messung zur Verfügung, die aber bei höheren Wirkungsgraden ungenau wird. Herr Deusinger stellt in seiner Arbeit ein indirektes Verfahren vor, bei dem die einzelnen Verlustanteile separat bestimmt und zusammengezählt werden. Solche Verfahren sind für Asynchronmaschinen schon lange bekannt und industrieüblich, für Synchronmaschinen gab es jedoch nichts Vergleichbares. Herr Deusinger prüft sein Messverfahren an vier gänzlich unterschiedlichen Maschinen. Zusätzlich wurde eine fünfte Maschine bei der Physikalisch-Technischen-Bundesanstalt PTB in Braunschweig gemessen. Die Ergebnisse sind vielversprechend.
In der vorliegenden Publikation werden Theorie und Messungen im Detail beschrieben. Sie ist prägnant und klar formuliert und gut strukturiert. Die Arbeit ist daher für jeden, der sich mit der Wirkungsgradmessung von PM-Maschinen befasst, von hohem Wert.

erschienen in: e+i elektrotechnik und informationstechnik, (2022) 139: 155–166

Leistungselektronische Systeme gewinnen für die zukünftige Energieversorgung zunehmend an Bedeutung. Wichtige Anwendungen, die durch den notwendigen Ersatz fossiler Energieträger entstehen, sind u.a. die Stabilisierung bestehender AC-Netze und die Netzintegration großer Off-Shore-Windparks. Weil die historisch bedingte Struktur und Funktionalität der AC-Netze den künftigen Anforderungen nicht mehr genügt, ist von namhaften Experten der internationalen Fachwelt seit längerem der zusätzliche Aufbau elektronisch steuerbarer DC-Netze empfohlen worden. Die Schlüsselelemente derartiger DC-Netze sind räumlich verteile Converter-Stationen, die über eine schnelle, digitale IT-Kommunikation in koordinierter Weise regelungstechnische Eingriffe ermöglichen. Zielstellung der Arbeit von Herrn Dinkel war folglich ein neuartiges Konzept für die Regelung der Converter-Stationen zu entwickeln, welches die schnelle und simultane Steuerung und Regelung aller relevanten Netzgrößen und der internen Convertergrößen ermöglicht (Multivariable Control).
Herr Dinkel entwickelt in seiner Arbeit den grundlegenden Ansatz eines neuartigen Verfahrens einer Multivariablen-Regelung (MVC), das bezüglich aller wesentlichen Anforderungen bemerkenswerte Fortschritte ermöglicht. Im Kontrast zu allen bekannten Verfahren ermöglicht es eine um mehr als eine Größenordnung verbesserte Dynamik in Kombination mit der Fähigkeit alle wesentlichen Variablen jederzeit in vordefinierten, engen Toleranzbändern zu halten. Diese Eigenschaften ermöglichen u.a. einen hervorragenden Schutz der Netze sowie eine sichere und wirtschaftliche Dimensionierung der Converter. Für die Converter-Stationen, welche - entsprechend dem Stand der Technik - einen Modular Multilevel Converter (MMC) beinhaltet, untersucht Herr Dinkel im nächsten Arbeitsschritt sehr gründlich und vollständig die Randbedingungen für eine technisch / industriell gute Realisierung des neuartigen Regelungsverfahrens. Um die wesentlich verbesserte Dynamik des neuartigen Verfahrens zu erhalten, wählt Herr Dinkel eine Kombination aus einem FPGA und einem Signalprozessor. Herr Dinkel überprüft seine Regelungsverfahren an einer selbst entworfenen und aufgebauten Modellanlage. Die durchgeführten Messungen bestätigen in eindrucksvoller Weise die erwarteten theoretischen Werte. Herr Dinkel leistet mit der vorliegenden Publikation einen sehr wertvollen Beitrag zum technischen Fortschritt der elektrischen Energietechnik.

erschienen in: IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 37, No. 7, July 2022, pp. 7819–7833

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

Daniel Mayorga González  beschreibt ein auf zellularen Strukturen basierendes Organisations- und Betriebskonzept – Smart Power Cells genannt – für Energieversorgungssysteme auf Mittel- und Niederspannungsebene. Die einzelnen „Smart Power Cells“ sind dabei als eigenständig, ausregelbare Einheiten definiert und konzipiert, die auf Anforderung Wirk- und Blindleistung an der Schnittstelle vom Verteil- zum Übertragungsnetz variieren, um so Vorteile auf beiden Netzebenen zu generieren und das Gesamtsystem zu stabilisieren. Das dynamische Verhalten der Smart Power Cells inklusive der implementierten Regelungsalgorithmen für Wirk- und Blindleistung wird anhand öffentlich verfügbarer Testnetze auf Übertragungs- und Verteilnetzebene umfassend untersucht und validiert.

Erschienen in: IET Generation, Transmission & Distribution (Volume: 14, Issue: 13, 7 3 2020)

Herr Hofstetter behandelt in seiner Veröffentlichung das heute relevante Thema des parasitären Einschaltens von SiC-MOSFETs in einer Halbbrücke wie sie z.B. in der Traktion üblich ist. SiC-MOSFETs werden seit einigen Jahren in zunehmendem Maße eingesetzt und verdrängen in vielen Applikationen die bisherigen Si-IGBTs und deren antiparallele Si-Dioden. Gründe liegen in der Möglichkeit sehr schnell und verlustärmer zu schalten sowie in der Fähigkeit rückwärts zu leiten und damit die antiparallele Diode unnötig werden zu lassen. Das unerwünschte parasitäre Einschalten des ausgeschalteten SiC-MOSFETs einer Halbbrücke führt jedoch zu erheblichen Herausforderungen. Viele Veröffentlichungen beschäftigten sich daher mit der Analyse des parasitären Einschaltens bzw. der Vermeidung dieses parasitären Einschaltens. Er zeigt, dass das parasitäre Einschalten genutzt werden kann, um die Überspannung an der Freilaufdiode zu reduzieren. In der Folge können SiC-MOSFETs schneller geschaltet und die Verluste reduziert werden. 

Erschienen in:  PCIM Europe digital days 2020

Im Beitrag werden Ergebnisse zum Teilentladungsverhalten einer festen Störstelle in gasisolierten Systemen unter Gleichspannungsbelastung dargestellt, wobei neben dem bekannten Isoliergas Schwefelhexafluorid (SF₆) auch synthetische Luft als umweltfreundliche Alternative untersucht wird.

Mit diesem Beitrag gelang es Thomas Götz und Hannah Kirchner die elektrischen Parameter der Entladungsprozesse einer typischen Fehlstelle gasisolierter Systeme in Abhängigkeit des Isoliergasdrucks und der Belastung besser und umfangreicher zu charakterisieren. 

Mit innovativen Methoden konnte die bisher mit modernen, breitbandigen Messmethoden nicht spezifizierten und beschriebenen Entladungsphänomene in gasisolierten Systemen durch anschauliche Beschreibungen greifbar machen. Unter anderem nutzte er eine symmetrische Greinacher-Verdopplerschaltung, welche durch eine geringe Welligkeit der Spannung eine bessere Signalqualität der Messergebnisse ermöglicht. Durch diese hochgenauen Analysen konnte erstmalig eine Einteilung in impulsbehaftete und impulslose Teilentladungsströme vornehmen. Die Korrelation der Ergebnisse mit der Störstellenpolarität und dem Isoliergasdruck liefert dabei die Basis für die abgeleitete Klassifizierung der auftretenden Entladungsarten. Dabei konnten vier unterschiedliche Typen klar separiert werden, wobei deutlich wird, dass dem impulslosen Anteil des Entladungsstroms eine signifikante Bedeutung beim Ablauf der Entladung zukommt. Diese Klassifizierung liefert wichtige Informationen für Teilentladungsmessungen an realen Systemen und die Interpretation der erzielten Ergebnisse.

Darüber hinaus zeigt der Beitrag, dass die entwickelten Methoden auch für synthetische Luft als klimafreundliche Alternative zu SF₆ nutzbar sind. Die grundlegenden, vergleichenden Untersuchungen können die Basis für die weitere, umfassende Beschreibung des Entladungsverhaltens von alternativen Isoliergasen bei Gleichspannungsbelastung sein, welcher bisher in der Forschung nur eine untergeordnete Rolle zukommt.

Erarbeitet wurde im vorliegenden Beitrag Basis eine umfassendere physikalische Beschreibung des Teilentladungsverhaltens von Defekten in gasisolierten Systemen unter Gleichspannungsbelastung. Die herausgearbeitete Klassifizierung der auftretenden Teilentladungsarten ist die Grundlage für eine sichere Interpretation von Teilentladungsmessungen mithilfe von leitungs- oder feldgebundenen Methoden. 

Erschienen in:  Energies 2020, 13(12), 3102

In diesem Artikel wird erstmalig ein neuartiger fraktionaler Flussschätzer vorgestellt, der das atypische Übertragungsverhalten zwischen dem messbaren Aktorstrom und der kraftproportialen Flussdichte über eine große Bandbreite mit hoher Genauigkeit abbilden kann. Am Beispiel einer Ringkernspule wird die gesamte Vorgehensweise von der Modellbildung über dessen Approximation und Diskretisierung bis zur hardwareseitigen Implementierung nachvollzogen. Die abschließenden Messungen zeigen das große Potential einer schätzerbasierten Flussdichteregelung für hochdynamische Aktoren und Magnetlager.

Erschienen in: at-Automatisierungstechnik, Band 67, Heft 7 (2019) doi.org/10.1515/auto-2018-0075 am 6. Juli 2019

It is state-of-the-art to describe the dielectric behavior of an insulation material permittivity and its specific electric conductivity in order to estimate the dielectric of an insulation system. Thus, the electric field at DC voltage stress is determined according to the stationary electrical conduction field with the electric conductivity insulation materials. However, at oil-insulated arrangements a higher field strength front of bare metal electrodes at high DC voltage stress occurs, which is not explainable with this model. Therefore, a charge carrier-based approach is presented to describe dielectric behavior of the oil-paper insulation. It describes the movement of carriers and their effect on the electric field strength. Their drift leads to an accumulation of charge carriers in front of electrodes which results in a higher field strength areas, which can be calculated numerically using the Poisson-Nernst-Planck system. Compared to the conductivity-based model fundamental differences shown. Breakdown experiments qualitatively confirm the expectations according charge carrier-based approach. The results show that the charge carrier-based distribution has to be considered for modelling the electrical field strength distribution at high DC voltage stress. They also show, that the dielectric behavior
arrangements cannot be explained according to the state-of-the-art model.

Erschienen in: IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, Vol. 26, No. 5 am 3. Oktober 2019

The ongoing decentralization of the electrical energy system due to distributed generation leads to an increased occurrence of unintentional electrical islands. By using realistic models of distributed generation units and electrical loads, simulations of the transition processes after grid disconnection are carried out. From the results of the simulations, parameters are derived that can be used for an objective evaluation and comparison of different islanding detection methods. For this purpose, undetected unintentional electrical islands as well as the speed of successful islanding detections are analyzed by dynamic simulations and the individual Non Detection Zones. 

Erschienen in: CIRED, 25th International Conference on Electricity Distribution, Juni 2019

ln this paper, a new Three-Level Simplified Neutral Point Clamped inverter with GaN-Si hybrid structure for motor drive applications is introduced. This topology allows the utilization of fast switching capability of new wide bandgap power devices with low blocking voltage together with conventional silicon power devices with high blocking voltage in one system. Thus, the advantages of fast switching power devices and multilevel inverter topologies are combined and the efficiency can be improved.

Erschienen in: PCIM Europe 2018 am 5.-7. Juni 2018

ln this contribution, a design procedure that is applicable to many kinds of wireless or contactless energy transfersystems is proposed. The design procedure is limited to near field wireless energy transfer systems in resonant operation. For thispurpose, the input impedance and voltage transfer function of different natural frequencies are calculated analytically, and more-over, the behavior ofthe system is described. Following three issues of the transfer functions. Secondlp the knowledge ofbasic magneticproperties and lastly, the known influence of harmonics according to rectifier and inverter. This design procedure is demonstratedwith two hardware setups.

Erschienen in: IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 55, No. 1, January/February 2019

ln today's hybrid or fully electric vehicles, two types of propulsion machines can mainly be found: induction machines (IM) and interior permanent magnet synchronous machines. Theyare highly utilized and operated in magnetic saturation regions where inductance parameters change nonlinearly. The enerry ef-ficiency of both drives depends strongly on the choice of reference currents within field-oriented control. The paper shows twoapproaches for the determination of well-adjusted current components for both machines. First, model-based optimization isperformed. It uses machine models considering saturation and loss models including the inverter. Second, a newly developedonline-optimization scheme based on a discrete search method is presented. Simulation results show its advantages over recentlypublished solutions for both machine types. Finallp experimental results at a drive test bench are presented. They prove the fastconvergence and correct function of the proposed method.

Erschienen in: IEEE Transactions on Vehicular Technology am 15, Oktober 2018

In this paper the design, the construction and measurements of a permanent magnet excited Flux-Switching-Machine (FSPM) aresummarized. The special features of the presented 28-pole, three-phase permanent magnet Flux-Switching-Machine as variable-speedindustrial drive for 400 V Y, 45 kW, 1000 ... 3000 rpm are a slotted ferromagnetic rotor with no windings and no magnets, twelvestator tooth coil windings and in circumferential direction magnetized stator magnets. Special attention is paid to the manufacturingof the FSPM as it has a very simple and robust rotor, however, requires a special construction for the stator.Finally, measurement results of the designed FSPM machine are shown and compared to measurements of an already built perma-nent magnet synchronous machine (PMSM) of the same size and rating with segmented rotor surface mounted magnets.

Erschienen in: Elektrotechnik & Informationstechnik (2017) 134/2 am 15. März 2017

Das Forschungsprojekt LINDA entwickelt ein Konzept für einen stabilen Inselnetzbetrieb mit dezentralen Erzeugungsanlagen, um im Fall eines langandauernden und großflächigen Stromausfalles das  Versorgungs-niveau für kritische Infrastrukturen zu erhöhen. Im Zuge des Forschungs-projektes wurden Inselnetz-Feldtests mit Lastschaltversuchen durchgeführt. Hierbei hat sich herausgestellt, dass bereits vergleichsweise geringe Lastsprünge starke Frequenzschwankungen auslösen. Deshalb werden Maßnahmen zur Erhöhung der Frequenzstabilität bei Lastschaltungen im Inselnetz vorgestellt. Der Fokus der Untersuchungen liegt dabei auf einer gezielten, zum ursprünglichen Lastsprung konträren Schaltung einer Lastbank. Durch diese Maßnahme lässt sich eine deutliche Verbesserung der Frequenzstabilität erreichen. Die Ergebnisse werden dem klassischen Lastabwurf in Anlehnung an den 5-Stufen-Plan gegenübergestellt, die Auswirkungen von Zeitverzug und Leistung der Lastbankschaltung aufgezeigt sowie ein Ausblick auf eine automatisch ROCOF-Regelung gegeben. Darüber hinaus wird der Einfluss des Einsatzes eines zusätzlichen Generatorsatzes eines Wasserkraftwerks auf die Frequenzstabilität aufgezeigt. 

Erschienen in: 10. Int,. Energiewirtschaftstagung an der TU Wien am 15.-17.02.2017

Charge generation in gas-insulated high-voltage direct current (HVDC) equipment has been investigated since surface charge accumulation was detected as the main challenge to insulation coordination. Over the years, researchers have made enormous progress using continuous ion current measurements or surface charging experiments with model spacers downscaled from gas-insulated components. Whereas the low sensitivity of the former method limits its measurement range, the latter method is time-consuming and demands comprehensive modeling. In this paper, more than 3,000 hours of surface charge measurements are presented, covering the full range of charge generation processes from ion currents owing to natural ionization to the inception of micro-discharges. In accordance with gas-insulated equipment, Al2O3-filled epoxy resin was used for the solids, and sulfur hexafluoride (SF6) was used for the gaseous insulation. It has been demonstrated that the ion pair generation from natural ionization in the gas is significantly influenced by the surrounding solid materials, and therefore, scales with the insulation volume. From the onset of micro-discharges, sharp and locally limited charge patterns are formed, as surface conductivity does not appear to influence the investigated charge distributions. Whereas the primary charge dissipation from surface areas centered at the distribution could be explained in terms of the gas volume size, the discharge currents could not be reproduced with common ion-current models. At low electric fields, the observed charge decay indicates the presence of low-field conduction processes that cannot be explained by charge generation from natural ionization in the gas. 

Erschienen in:  IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, Februar 2018

2017:

• Oliver Wallscheid: Gobal Identification of a Low-Order Lumped-Parameter Thermal Network for Permanent Magnet Synchronous Motors
• Dr. Dominik Wäresch: Topology Fault Detection in Low Voltage Grids based on Statistical Analyses of Smart Meter Data
• Alexander Würfel: Over Current Breaker Based on the Dual Thyristor Principle

2016:

• Dr.-Ing. Maria Hering: Capacitive-resistive transition in gas insulated DC systems under the influence of particles on the insulator surface
• Gael Messager: Control Interface of Electrical Machines with Double-Star Winding Systems Driven by Independent Current Controllers
• Ngoc-Tuan Trinh: Generic Model of MMC-VSC-HVDC for Interaction Study with AC Power System

2015:

• Dr.-Ing. Ines Hauer: A probabilistic load shedding concept considering highly volatile local generation
• André Schön: High Power HVDC-DC converters for the interconnection of HVDC lines with different line topologies
• Markus Seilmeier: Sensorless Control of PMSM for the whole speed range using Two-Degree-of-Freedom current control and HF test current injection for low speed range

2014:

• Dirk Braunisch: Combined Analytical–Numerical Noise Calculation of Electrical Machines Considering Nonsinusoidal Mode Shapes
• Sebastian Dreier / Benjamin Kaufmann: Integration of LN2 Multiphase Heat Transfer into Thermal Networks for High Current Components
• Nils Hofmann: Minimal Invasive Equivalent Grid Impedance Estimation in Inductive-Resistive Power Networks

2013:

• Michael Kriese: Influence of Bearing Currents on the Bearing LIfetime for Converter Driven Machines
• Thomas Rettenamier: Detektion von Verschleißerscheinungen an Mittelspannungsvakuumröhren durch die Messung der Lichtbogenbeweglichkeit mittels externer Magnetfeldsensoren
• Dr.-Ing. Simon Teeuswen: Dynamic Performance of upgraded 1400MW New Zealand HVDC Project: IEEE PES General Meeting Proceedings, San Diego USA

2012: 

• Lennart Baruschka: Untersuchung Modularer Multilevel-Topologien zur Netzanbindung von Batteriespeichern
• Philipp Gronstedt: Grid-Integration of distributed and renewable energy resources by schedule managment, demand side management and electrical energy storage
• Ulf Häger: Analysis of the Robustness of a Distributed Coordination System for Power Flow Controllers

2011:

• Dr. Herbert Grabner: Nonlinear Feedback Control of a Bearingless DC Motor
• Bernd Lutz: Potentialverteilung an rohrförmigen Isolierstoffprüflingen bei Gleichspannungsbelastung und unterschiedlichen Umgebungsbedingungen
• Dr. Krzystof Rudion: Toward a Benchmark Test System fort he Offshore Grid in the North Sea

2010

• Dr. Dieter Braisch: Parital Saturation of Current Transformers in Gas Insulated Swithgears
• Dr.-Ing. Wolfgang Gruber: Bearingless Segment Motor with Five Stator Elements
• Thorsten Völker: Regelung unsymmetrisch belasteter Inselnetze durch unabhängige Wechselrichter im Parallelbetrieb

2009

• Michael Hübner: Long-term Planning of Natural Gas Networks
• Dr.-Ing. Christoph Lederle: Abbau von Oberflächenladungen durch natürlich erzeugte Ladungsträger
• Heiko Zatocil: Sensorless Control of AC Machines using High-Frequency Excitation

2008

• Dr.-Ing. Maik Koch: Reliability and Improvements of Water Titration by the Karl Fischer Technique
• Dr.-Ing. Roberto Leidhold: Sensorless position-control method based on magnetic saliencies for a Long-Stator Linear Synchronous Motor
• Dipl.-Ing. Alvaro Orellana: Rückspeisefähiger SiC-Stromrichter mit kompakten-Filtern

2007

• Dipl.-Ing. Jens Igney: Matrixumrichter zur Speisung eines feldorientiert geregelten Asynchronmaschinenantriebs
• Dipl.-Ing. Thomas Schuhmann: Adaptive Linear and Extended KALMAN Filter applied to AMB with Collocated Position Measuring
• Dr. Ulrich Werner: Rotor dynamic analysis of asynchronous machines including the Finite-Element-Method for engineering low vibration motors

2006

• Dipl.-Ing. Michael Fleischer: Parameter Estimation for Traction Drive-Trains
• Dipl.-Ing. Marc Hiller: Dynamic Torque Control for Switched Reluctance Drives based on a New Online Machine Model
• Dipl.-Ing. Johann Zitzelsberger: Bearing Currents in Doubly-Fed Induction Generators

2005

• Dipl.-Ing. Uwe Ladra, Dr.-Ing. Elmar Schäfers: Einfluss der Abstützung von Antriebssträngen auf das Gesamtsystem
• Dr.-Ing. Olaf Körner: Vergleich mechanischer Antriebskonzepte für Drehstrom-Hochleistungslokomotiven
• Dipl.-Ing. Tobias Stirl: Online-Monitoring von kapazitiv gesteuerten Durchführungen an Leistungstransformatoren

2004

• Dr.-Ing. Stephan Beineke, Dipl.-Ing. Jürgen Kiel, Dipl.-Ing. Ingo Nürnberger: Initialisierung des Kommutierungswinkels für lineare und rotative Synchron-Direktantriebe mit Inkrementalgeber
• Dr.-Ing. Andreas Schmitt: Optimale Beschaffung von Regelreserve und weiteren Systemdienstleistungen
• Dr.-Ing. Christian Cornelissen: Ultraschall-Diagnostik an polymeren Kabelisoliersystemen

2003

• Dr.-Ing. Mark Bakran, Dr.-Ing. Hans-Günter Eckel: Einsatz von IGBT in Traktionsstromrichtern

2002

• Dr.-Ing. Ralf Puffer, Dr.-Ing. Markus de Hesselle: Strömungssimulation als Werkzeug in der Entwicklung von Hochspannungsschaltern
• Dr.-Ing. Andreas Jöckel: Aktive Dämpfung von Ratterschwingungen im Antriebsstrang von Lokomotiven mit Drehstrom-Antriebstechnik

2001

• Stefan Kurz, Stephan Russenschuck: The application of the BEM-FEM coupling method for the accurate calculation of fields in superconducting magnets
• Ralph Teichmann, Kathleen O´Brien, Steffen Bernet: Comparison of multi-level ARCP topologies
• Markus Zdrallek: Enhanded outage model for reliability calculations of electric power systems

2000

• Dipl.-Ing. Oliver Drubel: Die Berechnung der elektromagnetischen und thermischen Beanspruchung von Turbogeneratoren während elektrischer Störfälle mittels Finiter-Differenzen-Zeitschritt-Methode
• Dr.-Ing. Michael Fipper: Cost advantages of reliability centred maintenance in electrical networks

1999

• Dr.- Ing. Andreas Brösse: Sensorloser Betrieb eines geschalteten Reluktanzmotors mittels Kalman-Filter
• Dipl.-Ing. Nils Hardt: Störspannungen an Feldgeräten infolge von Schalthandlungen in luftisolierten Mittelspannungs-Schaltfeldern mit Vakuum-Leistungsschaltern

Wenn Sie eine Frage zu den Preisträgern vor 1999 haben, wenden Sie sich bitte an die ETG Geschäftsstelle.