Masterstudiengang Elektrotechnik und Informations- technik · Inhalt: Das Modul behandelt das...

MasterstudiengangElektrotechnik und Informations-technik

Studienschwerpunkt Energiesystemtechnik

Modulhandbuch

PO 13

Fakultat fur Elektrotechnik und Informationstechnik

Erlauterung zum Wahlpflichtbereich des Studiengangs

Bei dem Wahlpflichtbereich handelt es sich jeweils um einen”Modulkorb“, der sich aus

verschiedenen Modulen zusammensetzt. Die wahlbaren Module sind im Wahlpflichtkatalog zu-sammengestellt. Die Studierenden konnen mit ihrer konkreten Auswahl eigene Schwerpunktesetzen.

Die Leistungspunkte (LP) jedes einzelnen Moduls werden den Studierenden nach der be-standenen Modulprufung gutgeschrieben. Jedes einzelne Modul kann dabei innerhalb einesSemesters abschlossen werden.

Der Wahlpflichtbereich, also der Modulkorb, ist abgeschlossen, wenn die Studierenden Mo-dule aus dem zugehorigen Wahlpflichtkatalog im angegebenen Umfang abgeschlossen haben.

Die nachfolgende Grafik verdeutlicht diese Zusammenhange:

Inhaltsverzeichnis

1 Module 31.1 Master-Praktikum EST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.2 Master-Seminar EST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51.3 Master-Startup ETIT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61.4 Masterarbeit ETIT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71.5 Nichttechnische Wahlfacher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81.6 Pflichtfach 1 EST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91.7 Pflichtfach 2 EST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101.8 Pflichtfach 3 EST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121.9 Pflichtfach 4 EST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131.10 Pflichtfach 5 EST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141.11 Pflichtfach 6 EST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161.12 Wahlfacher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171.13 Wahlpflichtfacher EST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

2 Veranstaltungen 202.1 141062: Analoge Schaltungstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212.2 141079: Beherrschung von Unsicherheiten im Ubertragungsnetzbetrieb . . . . . 232.3 141080: Berechnung von Netzen der elektrischen Energieversorgung . . . . . . . 242.4 141042: Digitale Signalverarbeitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262.5 141081: Dynamische Vorgange in elektrischen Verbundsystemen . . . . . . . . . 282.6 141407: Einfuhrung in die Elektromobilitat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302.7 141401: Einfuhrung in die Energiesystemtechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . 322.8 141083: Elektrische Antriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342.9 141085: Elektrische Bahnen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362.10 141064: Elektromagnetische Vertraglichkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382.11 141405: Energiespeichersysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 402.12 137020: Energieumwandlungssysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422.13 141082: Energiewirtschaft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 442.14 138490: Fahrzeugdynamik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 462.15 141106: freie Veranstaltungswahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 472.16 141088: Geregelte leistungselektronische Stellglieder . . . . . . . . . . . . . . . 482.17 135270: Grundlagen des Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs . . . . . . . . . . . . . 502.18 141084: Induktionsmaschinenregelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 522.19 141089: Intelligente Netze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 542.20 141408: Ladeeinrichtungen der Elektromobilitat . . . . . . . . . . . . . . . . . 562.21 142081: Master-Praktikum Leistungselektronik und Energiesystemtechnik . . . 582.22 142083: Master-Praktikum Regenerative Elektrische Energietechnik . . . . . . 60

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INHALTSVERZEICHNIS

2.23 143081: Master-Seminar Energiesystemtechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . 622.24 143000: Master-Seminar Moderne Verfahren der Regelungstechnik . . . . . . . 642.25 143001: Master-Seminar Prozessautomatisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . 652.26 140003: Master-Startup ETIT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 662.27 144101: Masterarbeit ETIT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 672.28 141400: Mechatronische Antriebssysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 682.29 148231: Mobile mechatronische Antriebssysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . 702.30 141105: Nichttechnische Veranstaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 712.31 141403: Regenerative elektrische Energietechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . 732.32 141007: Systemdynamik und Reglerentwurf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

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Kapitel 1

Module

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KAPITEL 1 - MODULE

1.1 Master-Praktikum EST

Nummer: 149462Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Constantinos SourkounisArbeitsaufwand: Mindestens 90 Stunden (entsprechend der Lehrveranstaltungen)Leistungspunkte: ≥3Semester: 1.-3. Semester (MaET)Dauer: 1 Semester

Veranstaltungen:

142081: Master-Praktikum Leistungselektronik und Energiesystem-technik

3 SWS (S.58)

142083: Master-Praktikum Regenerative Elektrische Energietech-nik

3 SWS (S.60)

Ziele: Die Studierenden sind befahigt, in einem kleinen Team Aufgaben aus dem Bereichdes Studienschwerpunkts zu losen und die Ergebnisse in ingenieurwissenschaftlicher Weise zudokumentieren. Sie konnen gezielt Methoden der strukturierten Analyse anwenden und derenWirkung analysieren.

Inhalt: Das Modul besteht aus einem Praktikum oder einem Projekt.In einem Praktikum werden fortgeschrittene Themen des Studienschwerpunkts in einzelnen

praktischen Versuchen behandelt. In einem Projekt werden komplexe Themen eigenstandig imVerlauf eines Semesters bearbeitet.

Prufungsform: Praktikum oder Projektarbeit

Voraussetzungen fur die Vergabe von Kreditpunkten: siehe Lehrveranstaltungen

Verwendung des Moduls (in anderen Studiengangen): Master Elektrotechnik und In-formationstechnik

Stellenwert der Note fur die Endnote: 0 / 84

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KAPITEL 1 - MODULE

1.2 Master-Seminar EST


Veranstaltungen:

143081: Master-Seminar Energiesystemtechnik 3 SWS (S.62)143000: Master-Seminar Moderne Verfahren der Regelungstechnik 3 SWS (S.64)143001: Master-Seminar Prozessautomatisierung 3 SWS (S.65)

Ziele: Die Studierenden sind befahigt, selbstandig Literatur zu einem gegebenen Thema zusichten, die wesentlichen Inhalte zu erfassen und diese wiederzugeben. Sie haben die Schlussel-qualifikationen zur Prasentation ihrer Ergebnisse: sowohl die schriftliche Ausarbeitung einesThemas, als auch Prasentationstechniken und rhetorische Techniken.

Inhalt: Einzelthemen aus dem gewahlten Seminarthema werden in Vortragen dargestellt. DieStudierenden halten jeweils einen Vortrag, horen die Vortrage der anderen Studierenden unddiskutieren die Inhalte miteinander. Dabei geht es nicht um die reine Wissensvermittlung, son-dern das Erlernen des wissenschaftlichen Diskurses. Daraus resultiert eine Anwesenheitspflichtan der zu Beginn des Seminars festgelegten Anzahl von Einzelterminen.

Prufungsform: Seminarbeitrag




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KAPITEL 1 - MODULE

1.3 Master-Startup ETIT

Nummer: 149876Verantwortlicher: Studiendekan ETITArbeitsaufwand: Keine Stunden (entsprechend der Lehrveranstaltungen)Leistungspunkte: 1Semester: 1., 2. oder 3. Semester

Veranstaltungen:

140003: Master-Startup ETIT 2 SWS (S.66)

Ziele: Erleichterung des Einstiegs in das Studium; Vernetzung der Studierenden untereinan-der; Einsicht in Berufsbilder, Karrieremoglichkeiten etc.

Inhalt: Studienbegleitende Informationen, Exkursionen, Vortrage etc.

Prufungsform: Es handelt sich um eine freiwillige Zusatzveranstaltung.


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KAPITEL 1 - MODULE

1.4 Masterarbeit ETIT

Nummer: 149826Verantwortlicher: Studiendekan ETITArbeitsaufwand: 900 Stunden (entsprechend der Lehrveranstaltungen)Leistungspunkte: 30Semester: 4. Semester (MaET)Dauer: 6 Monate

Veranstaltungen:

144101: Masterarbeit ETIT (S.67)

Ziele: Die Teilnehmer sind mit Arbeitsmethoden der wissenschaftlichen Forschung und derProjektorganisation vertraut. Ihre fortgeschrittenen Kenntnisse und Arbeitsergebnisse konnensie verstandlich prasentieren.

Inhalt: Weitgehend eigenstandige Losung einer wissenschaftlichen Aufgabe unter Anleitung.Teilnahme an 5 Kolloquiumsvortragen uber die Ergebnisse von Masterarbeiten in der FakultatET & IT. Prasentation der eigenen Ergebnisse der Masterarbeit im Kolloquium.

Prufungsform: Abschlussarbeit

Voraussetzungen fur die Vergabe von Kreditpunkten: Erfolgreiches Bestehen der Ab-schlussarbeit.



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KAPITEL 1 - MODULE

1.5 Nichttechnische Wahlfacher

Nummer: 149827Verantwortlicher: Studiendekan ETITArbeitsaufwand: Mindestens 150 Stunden (entsprechend der Lehrveranstaltungen)Leistungspunkte: ≥5Semester: 1.-3. Semester (MaET)Dauer: 1 Semester

Veranstaltungen:

141105: Nichttechnische Veranstaltungen (S.71)

Ziele: Innerhalb des Moduls setzen die Studierenden entsprechend ihrer Interessen verschiede-ne Schwerpunkte. Dafur steht Ihnen das breite Angebot der ganzen Universitat zur Verfugung.Sie beherrschen entsprechend ihrer Auswahl verschiedene Schlusselqualifikationen.

Inhalt: Die nichttechnischen Wahlfacher erweitern die Soft Skills. Z.B. wird die englischeFachsprache verbessert, in die Grundlagen der Rechtswissenschaften eingefuhrt oder Grund-kenntnisse der Betriebswirtschaft vermittelt. Bei der Auswahl haben die Studierenden dieMoglichkeit eine Auswahl entsprechend der eigenen Interessen zu treffen.

Prufungsform: siehe Lehrveranstaltungen




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KAPITEL 1 - MODULE

1.6 Pflichtfach 1 EST

Nummer: 149413Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Jan LunzeArbeitsaufwand: 150 Stunden (entsprechend der Lehrveranstaltungen)Leistungspunkte: 5Semester: 1., 2. oder 3. Semester (MaET)Dauer: 1 Semester

Veranstaltungen:

141007: Systemdynamik und Reglerentwurf 4 SWS (S.75)

Ziele: Die Studierenden haben fachspezifische Kenntnisse der Regelungstechnik zur Modell-bildung, Analyse und Entwurf von Reglern, Grundkenntnisse fur den Umgang mit dem Pro-grammsystem MATLAB.

Inhalt: Das Modul behandelt das Verhalten linearer kontinuierlicher Systeme und Entwurfeinschleifiger Regelungen, Methoden zur Modellbildung im Zeitbereich und im Frequenzbereich,zur Analyse des Verhaltens linearer Systeme, zur Stabilitatsanalyse ruckgekoppelter Systemeund zum Reglerentwurf. Einfuhrung in das Programmpaket MATLAB fur rechnergestutzteAnalyse und Entwurf.

Prufungsform: Klausurarbeit (120 Minuten)

Voraussetzungen fur die Vergabe von Kreditpunkten: Erfolgreiches Bestehen der Mo-dulklausur.



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KAPITEL 1 - MODULE


Nummer: 149414Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Volker StaudtArbeitsaufwand: 150 Stunden (entsprechend der Lehrveranstaltungen)Leistungspunkte: 5Semester: 1., 2. oder 3. Semester (MaET)Dauer: 1 Semester

Veranstaltungen:

141083: Elektrische Antriebe 4 SWS (S.34)

Ziele: Die Studierenden haben ein vertieftes fachubergreifendes Wissen und erweitertemethodische Fahigkeiten im Hinblick auf die Projektierung und Inbetriebnahme eines komple-xen Antriebssystems. Wissen aus dem Bereich der elektrischen Maschinen, der Mechanik, derMess- und Sensortechnik, und der Regelungstechnik wird so strukturiert, dass die Studieren-den unter Berucksichtigung teilweise kontrarer technischer, wirtschaftlicher und prakti-scher Anforderungen und Grenzen, Losungsansatze fur eine bestimmte Aufgabe entwickelnkonnen. Diese werden erfolgreich gegeneinander abgewogen, um das optimale Antriebssys-tem auszuwahlen. In der Forschung und Vorentwicklung stehende Konzepte konnen dann mitBlick auf zukunftige Anwendbarkeit sicher eingeordnet werden. Durch aktive Mitgestaltung vonUbungen haben Studierende erweiterte Kompetenzen bei der Prasentation selbst erarbeiteterErgebnisse.

Inhalt: Das Modul behandelt die fur die Regelung und Projektierung eines elektri-schen Antriebs wesentlichen Aspekte. Von besonders hohem Stellenwert ist dabei die physika-lisch orientierte, fur Regelungsentwurf und Systembetrachtungen angemessene, mathematischeBeschreibung von elektrischen Maschinen sowie typischen zugehorigen leistungselektronischenStellgliedern. Ebenfalls hohe Bedeutung haben Realisierungsaspekten bei der Integration vonelektrischen Maschinen in Antriebssysteme unter Einbeziehung der Anforderungen durch dieangekoppelten nicht-elektrischen Arbeitsmaschinen. Zu diesem Zweck wird zunachst die Raum-zeigertransformation als mathematisches Hilfsmittel zur Beschreibung von Großen indreistrangigen elektrischen Systemen eingefuhrt. Im nachsten Schritt werden Haupt-Bauformenvon Stator und Rotor elektrischer Maschinen sowie das Grundprinzip der Drehmomenterzeu-gung vorgestellt. Daraus leiten sich die wesentlichen elektrischen Maschinen und ih-re Charakteristika, vor allem Synchron-, Induktions- und Gleichstrommaschine, ab. Derenmathematische Beschreibung auf Basis von Differentialgleichungssystemen und zu-gehorigen Ersatzschaltbildern wird hergeleitet. Zur Regelung einer elektrischen Maschine istauch eine Beschreibung des verwendeten Stellglieds notwendig – leistungselektronische Stell-glieder werden daher in angemessener Weise beschrieben. In weiterfuhrenden Vorlesungen kannauf dieser Basis die Regelung verschiedener elektrischer Maschinen hergeleitet werden. Zur Rea-lisierung eines Antriebssystems gehort die genaue Betrachtung Interaktion der elektrischenMaschine mit ihrer Umgebung. Hierzu wird die Prozesseinbindung von Antriebssyste-men, die Messung relevanter Großen, Erwarmung, Kuhlung, Betriebsarten sowie Feh-leruberwachung und Schutz vorgestellt. Dabei spielt die angemessene Umsetzung, eineRolle – das Wechselspiel zwischen Aufwand und Nutzen ist ein relevanter praktischer Aspekt.

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KAPITEL 1 - MODULE

Nicht-elektrische Arbeitsmaschine und elektrische Maschine mussen zueinander passen – einVergleich der Kennlinien typischer Lasten mit den Kennlinien von elektrischenMaschinen ermoglicht eine sachgerechte Paarung.

Prufungsform: Prufungsgesprach (30 Minuten)

Voraussetzungen fur die Vergabe von Kreditpunkten: Erfolgreiches Bestehen desPrufungsgesprachs.



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KAPITEL 1 - MODULE


Nummer: 149415Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Constantinos SourkounisArbeitsaufwand: 150 Stunden (entsprechend der Lehrveranstaltungen)Leistungspunkte: 5Semester: 1., 2. oder 3. Semester (MaET)Dauer: 1 Semester

Veranstaltungen:

141401: Einfuhrung in die Energiesystemtechnik 4 SWS (S.32)

Ziele: Die Studierenden kennen die fur die Bereitstellung nutzbarer Energie verfugbarenEnergietrager und deren Eigenschaften. Sie beherrschen die Umwandlungsprozesse, dieerforderlich sind, um nutzbare Energie bereitzustellen. Sie gliedern die zugehorigen Gesamt-systeme in sinnvoll abgegrenzte Teilsysteme und beschreiben diese durch mathematischeModelle. Die Studierenden kombinieren die Teilsysteme zu Gesamtsystemen und analysierendie Wechselwirkungen zwischen Systemen und Systemkomponenten unter Berucksichtigungdes jeweiligen Anwendungsziels. Sie kommunizieren sicher mit Wissenschaftlern, Fachleutenund Anwendern in einem interdisziplinaren Umfeld und erarbeiten auf dieser Basis anwen-dungsspezifisch optimierte Losungen. Sie sind in der Lage, vertiefendes Wissen aus wei-terfuhrenden Vorlesungen einzuordnen und zu ubernehmen und so Modelle von Teilsystemenweiter zu prazisieren.

Inhalt: Die effiziente Nutzung fossiler und der Ausbau der Nutzung regenerativer Energie-trager ist eine der großen Herausforderungen und gleichzeitig eine Schlusseltechnologie unsererZeit. Ausgehend von einer Ubersicht der verfugbaren Energietrager beschaftigt sich die Vorle-sung ’Einfuhrung in die Energiesystemtechnik’ mit ihrem Einsatz in thermischen, chemischen,mechanischen, solaren und elektrischen Energiesystemen, wobei detailliert auf Aufbau undFunktion der Energiesysteme eingegangen wird. Die hochkomplexen Gesamtsysteme werdendurch sinnvoll definierte Systemgrenzen in uberschaubare Einheiten (Teilsysteme) zerlegt. DasBetriebsverhalten der Teilsysteme wird mathematisch beschrieben, aus dem Zusammenspiel derTeilsysteme wird das Verhalten des Gesamtsystems abgeleitet. Diese Vorgehensweise ermoglichtauch die Analyse der Wechselwirkungen zwischen den Systemen und den Systemkomponenten.

Prufungsform: Erfolgreiches Bestehen des Prufungsgesprachs.




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KAPITEL 1 - MODULE


Nummer: 149416Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Constantinos SourkounisArbeitsaufwand: 150 Stunden (entsprechend der Lehrveranstaltungen)Leistungspunkte: 5Semester: 1., 2. oder 3. Semester (MaET)Dauer: 1 Semester

Veranstaltungen:

141400: Mechatronische Antriebssysteme 4 SWS (S.68)

Ziele: Die Studierenden beherrschen Methoden der Systembeschreibung und Ord-nungsreduktion und konnen auf dieser Basis komplexe mechatronische Systeme in ap-plikationsspezifischem Detailgrad modellieren. Konkret kennen Sie Modelle fur eineVielzahl elementarer Einheiten elektro-mechanischer Systeme, beispielsweise Getriebe,drehelastische Kupplungen, leistungselektronische Stellglieder, elektrische Maschinen und Sen-soren. Die Studierenden kombinieren und adaptieren diese Modelle und nutzen diese zurAnalyse und Optimierung des Systemverhaltens sowohl in stationaren Betriebszustandenals auch bei dynamischen Zustandsanderungen. Sie sind in der Lage, im interdisziplinaren Um-feld von elektrischer Antriebstechnik, Steuerungs- und Regelungstechnik sowie Maschinenbausicher mit Experten und Anwendern zu kommunizieren und gezielt Losungen fur herausfor-dernde Aufgabenstellungen zu erarbeiten und zu bewerten. Dazu gehort auch die aktiveDampfung von Torsionsschwingungen in Antriebsstrangen von z.B. Windenergiekonver-tern oder Elektrofahrzeugen.

Inhalt: In dem Modul werden zunachst die Methoden der Systembeschreibung vermittelt.Danach wird detailliert auf die Ubertragungsfunktionen von elementaren Systemeinheiten(Getriebe, drehelastische Kupplung, leistungselektronische Stellglieder, Sensoren, mechanisch-elektrische Energiewandler, elektrische Antriebsmotoren), auf die Diskretisierung der System-struktur und die Modellbildung mit besonderem Augenmerk auf das stationarem und dynami-sche Verhalten eingegangen. Um diese komplexen Systeme mathematisch modellieren zu konnenist eine Ordnungsreduktion erforderlich, wofur in der Vorlesung Verfahren vorgestellt werden.Im Rahmen der theoretischen und experimentellen Systemanalyse werden abschließend kom-plette Antriebssysteme mit den zugehorigen Regelungen (Drehzahl- und Drehmomentregelungsowie aktive Torsionsschwingungsdampfung) modelliert und ausgelegt.





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KAPITEL 1 - MODULE


Nummer: 149417Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Volker StaudtArbeitsaufwand: 150 Stunden (entsprechend der Lehrveranstaltungen)Leistungspunkte: 5Semester: 1., 2. oder 3. Semester (MaET)Dauer: 1 Semester

Veranstaltungen:

141088: Geregelte leistungselektronische Stellglieder 4 SWS (S.48)

Ziele: Die Studierenden verstehen, wie selbstgefuhrte Stromrichter in der Praxis einge-setzt werden, welche Stromrichtertopologien dafur zur Verfugung stehen und mit welchenBauelementen diese ausgefuhrt werden konnen. Sie beherrschen eine Vielzahl unterschiedlicherModulations- und Pulsmustererzeugungsverfahren und kennen deren jeweilige Vor- undNachteile. Die Studierenden wahlen fur eine konkrete Aufgabenstellung den geeigneten Strom-richter mit den gunstigsten Bauelementen aus. Sie entscheiden, ob und welche Ein- und Aus-gangsfilter erforderlich sind und konnen diese Applikationsangepasst dimensionieren. Die Vor-und Nachteile verschiedener Stromrichter, die am Netz oder an elektrischen Maschinen betrie-ben werden, sowie spezielle Formen der Stromregelung werden verstanden. Aus vielen techni-schen Moglichkeiten wahlen die Studierenden, basierend auf umfassendem Fachwissen diegunstigste Losung, um die meist kontraren Anforderungen okonomisch und technisch sinnvollabzudecken. Sie sind in der Lage, sowohl auf wissenschaftlicher als auch auf applikationsspezi-fischer Ebene mit Experten und Anwendern zu kommunizieren.

Inhalt: In diesem Modul stehen selbstgefuhrte Stromrichter und ihre Anwendung inder Steuerung der elektrischen Leistung im Vordergrund. Zunachst wird ein Uberblick uberdie gangigen Schaltungen selbstgefuhrter Stromrichter gegeben. Anschließend werden die zurRealisierung dieser Schaltungen verfugbaren Bauelemente der Leistungselektronik mit ihrenEigenschaften vorgestellt. Dabei wird besonderes Augenmerk auf die Verluste wahrend desSchaltvorgangs und ihre Begrenzung gelegt. Die durch das schnelle Schalten der Halbleiter-ventile erzeugten Oberschwingungen mussen begrenzt werden. Die dafur ublichen Eingangs-und Ausgangsfilter werden vorgestellt. Eine wichtige Anwendung von Stromrichtern ist die Be-reitstellung von Gleichspannung aus Wechsel- oder Drehspannung. Hier bieten selbstgefuhrteStromrichter deutliche Vorteile gegenuber konventionellen Gleichrichterschaltungen, sind al-lerdings auch erheblich aufwandiger und teurer. Die wichtigsten Konzepte und ihre Eigenschaf-ten werden erlautert. Den Abschluss bildet ein Kapitel zum Thema Stromregelung, welches diein einer leistungselektronischen Grundlagenvorlesung vermittelten Kenntnisse vertieft. Bei derAuslegung der Regelung ist besonders zu beachten, dass die Leistungshalbleiter grundsatzlichgeschaltet werden, und somit kein kontinuierliches Ausgangssignal erzeugt werden kann. DieserEigenschaft tragen spezielle Regelungsstrukturen Rechnung.


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KAPITEL 1 - MODULE




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KAPITEL 1 - MODULE


Nummer: 149418Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Constantinos SourkounisArbeitsaufwand: 150 Stunden (entsprechend der Lehrveranstaltungen)Leistungspunkte: 5Semester: 1.-3. Semester (MaET)Dauer: 1 Semester

Veranstaltungen:

141403: Regenerative elektrische Energietechnik 4 SWS (S.73)

Ziele: Die Studierenden beurteilen das Potential der verschiedenen regenerativen Ener-giequellen standortabhangig sicher und erstellen eine nutzungsspezifische Beschreibung.Sie kennen die verfugbaren Technologien zur Nutzung regenerativer Energiequellen und kon-zipieren Energieversorgungssysteme auf der Basis von regenerativen Energiequellen. Sielegen solche Systeme aus und konnen deren Realisierung leiten. Sie beherrschen die Beurteilungexistierender Energieversorgungssysteme und erarbeiten deren gezielte Weiterentwicklungund Optimierung. Sie kommunizieren sicher mit Experten und Anwendern und beziehen dieerlangten Informationen in ihre Arbeit ein. Sie besitzen die wissenschaftliche Qualifikation,um im Bereich der Weiterentwicklung regenerativer Energienutzung in Industrie und Forschungtatig zu sein.

Inhalt: Das Modul behandelt die verfugbaren regenerativen Energietrager Sonne, Wind, geo-thermischer Warme und Biomasse detailliert. Die nutzbaren Potentiale sowie deren Standort-,Tages- und Jahreszeitabhangigkeit werden vorgestellt. Technologien zur gezielten Umwandlungregenerativer Energie in nutzbare Energieformen werden erlautert und sowohl bezuglich desstationaren als auch des dynamischen Betriebsverhaltens dargestellt. Besonderes Augenmerkliegt auf der nutzungsgerechten Beschreibung der Energiequellen und der Auswahl der fur diejeweilige Energieform sinnvollsten Energieumwandlungskette.





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KAPITEL 1 - MODULE

1.12 Wahlfacher

Nummer: 149864Verantwortlicher: Studiendekan ETITArbeitsaufwand: Mindestens 750 Stunden (entsprechend der Lehrveranstaltungen)Leistungspunkte: ≥25

Veranstaltungen:

141106: freie Veranstaltungswahl (S.47)

Ziele: Die Studierenden haben vertiefte Kenntnisse in technischen oder nichttechnischen Ge-bieten entsprechend ihrer Wahl. Dies beinhaltet sowohl die fachliche Vertiefung als auch denErwerb von Schlusselqualifikationen.

Inhalt: Bei der Auswahl geeigneter Lehrveranstaltungen kann das Vorlesungsverzeichnis derRuhr-Universitat verwendet werden. Dies schließt Veranstaltungen aller Fakultaten, des Op-tionalbereichs und des Zentrums fur Fremdsprachenausbildung (Veranstaltungen aus Master-,Bachelor- oder Diplomstudiengangen) mit ein, also auch die Angebote der nichttechnischen Ver-anstaltungen . Im Rahmen einer Kooperationsvereinbarung mit der Fakultat fur Elektrotechnikund Informationstechnik der TU Dortmund ist auch die Wahl dort angebotener Veranstaltun-gen moglich.



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http://www.ei.rub.de/studium/lehrveranstaltungen/392/


KAPITEL 1 - MODULE

1.13 Wahlpflichtfacher EST


Veranstaltungen:

141062: Analoge Schaltungstechnik 4 SWS (S.21)141079: Beherrschung von Unsicherheiten im Ubertragungsnetzbe-trieb

3 SWS (S.23)

141080: Berechnung von Netzen der elektrischen Energieversorgung 3 SWS (S.24)141042: Digitale Signalverarbeitung 4 SWS (S.26)141081: Dynamische Vorgange in elektrischen Verbundsystemen 3 SWS (S.28)141407: Einfuhrung in die Elektromobilitat 4 SWS (S.30)

141085: Elektrische Bahnen 3 SWS (S.36)141064: Elektromagnetische Vertraglichkeit 3 SWS (S.38)141405: Energiespeichersysteme 4 SWS (S.40)137020: Energieumwandlungssysteme 4 SWS (S.42)141082: Energiewirtschaft 3 SWS (S.44)138490: Fahrzeugdynamik 4 SWS (S.46)135270: Grundlagen des Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs 4 SWS (S.50)141084: Induktionsmaschinenregelung 3 SWS (S.52)141089: Intelligente Netze 3 SWS (S.54)141408: Ladeeinrichtungen der Elektromobilitat 3 SWS (S.56)148231: Mobile mechatronische Antriebssysteme 4 SWS (S.70)

Ziele: Die Studierenden haben fachspezifische Kenntnisse auf dem Gebiet des Studienschwer-punktes, konnen diese anwenden und entprechende Fragestellungen analysieren und losen.

Inhalt: Es sind Module aus dem Wahlpflichtkatalog des Studienschwerpunktes auszuwahlen.Jedes Modul besteht aus je einer Lehrveranstaltung mit eigener Modulabschlussprufung.

Zur Vermeidung von Mehrfachbeschreibungen jeweils identischer Module und Lehrveran-staltungen, wird direkt auf die Lehrveranstaltungsbeschreibung verwiesen, die auch die jeweilszugehorigen LP enthalt.

Insgesamt sind im Wahlpflichtbereich Module im Gesamtumfang von mindestens 24 Leis-tungspunkten zu wahlen.




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KAPITEL 1 - MODULE


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Kapitel 2

Veranstaltungen

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KAPITEL 2 - VERANSTALTUNGEN

2.1 141062: Analoge Schaltungstechnik

Nummer: 141062Lehrform: Vorlesungen und UbungenMedienform: TafelanschriebVerantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Thomas MuschDozenten: Prof. Dr.-Ing. Thomas Musch

M. Sc. Bent WaltherSprache: DeutschSWS: 4Leistungspunkte: 5Gruppengroße: maximal 40Angeboten im: Sommersemester

Ziele: Die Studierenden kennen die grundlegenden Prinzipien zur Reduktion der wesentlichenFehlereinflusse in analogen integrierten Schaltungen. Der Einsatz der diskutierten Verfahrenin kommerziellen Schaltungen wird beherrscht. Ausgehend von analytischen und numerischenSchaltungs-Analyseverfahren wurden die Fahigkeiten zur Schaltungssynthese weiter entwickelt.

Inhalt: Die Vorlesung vermittelt grundlegende Prinzipien in folgenden Bereichen:

• Arbeitspunkteinstellung

• Differenzverstarker

• Oszillatoren

• Frequenzverdoppler

• Phasenregelschleife

• Direkte Digitale Synthese

Voraussetzungen: keine

Empfohlene Vorkenntnisse: Inhalte der Vorlesungen

• Elektronische Schaltungen,

• Messtechnik

Arbeitsaufwand: 150 Stunden

Der Arbeitsaufwand ergibt sich wie folgt: 14 Wochen zu je 4 SWS entsprechen in Summe 56Stunden Anwesenheit. Fur die Nachbereitung der Vorlesung und die Vor- und Nachbereitungder Ubungen sind etwa 4 Stunden pro Woche, in Summe 56 Stunden, erforderlich. Etwa 38Stunden sind fur die Klausurvorbereitung vorgesehen.

Prufungsform: mundlich, 30 Minuten

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Voraussetzungen fur die Vergabe von Kreditpunkten: Bestandene Prufung

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2.2 141079: Beherrschung von Unsicherheiten im Ubert-

ragungsnetzbetrieb

Nummer: 141079Lehrform: Vorlesungen und UbungenMedienform: Folien

rechnerbasierte PrasentationVerantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Constantinos SourkounisDozent: Dr.-Ing. Tilman RingelbandSprache: DeutschSWS: 3Leistungspunkte: 4Gruppengroße: ca. 15 StudierendeAngeboten im: Wintersemester

Ziele: Die Studierenden erlangen einen Uberblick uber den Stand der Technik und aktuelleEntwicklungen bei der Betriebsplanung und der Systemfuhrung in den Leitstellen derUbertragungsnetzbetreiber. Sie verstehen die Notwendigkeit einer vorausschauenden Netz- undSystemfuhrung und konnen die dabei zu berucksichtigenden Unsicherheiten analysieren undquantitativ modellieren. Sie lernen, mit welchen Verfahren netzbezogene und marktbezogeneRemedial Actions geplant und optimiert werden und welche rechtlichen Vorgaben dabei zubeachten sind. Die Studierenden werden mit der Leistungs-Frequenzregelung als Mittel zurBeherrschung der unsicheren Leistungsbilanz vertraut gemacht. Ausgehend von der Kenntnisder derzeit ublichen Berechnungsprozesse der Echtzeit-Systemfuhrung lernen die Stu-dierenden, aktuelle Entwicklungen im Bereich der kurativen Netzbetriebsfuhrung einzuordnen.

Inhalt: Im Zuge der fortschreitenden Marktintegration und Dekarbonisierung im eu-ropaischen Strombinnenmarkt wird der Lastfluss im Stromubertragungsnetz zunehmend durchvolatile Einflussgroßen gepragt. Auch die Eigenschaften der Netzbetriebsmittel selbst weiseneine Zeitabhangigkeit auf, die zunehmend in den betrieblichen Prozessen Berucksichtigungfindet. Die Vorlesung prasentiert den Stand der Technik hinsichtlich der Beherrschung zeit-veranderlicher Zustande beginnend im Zeitbereich von einer Woche vor Echtzeit bis hinzu kurativen Maßnahmen, die nach dem Eintritt unsicherer Ereignisse angewendet werden.In Ausblicken auf die zukunftige Entwicklung werden die probabilistische Betriebssicherheits-analyse und innovative Verfahren der Systemfuhrung beleuchtet.

Empfohlene Vorkenntnisse: Empfohlen wird: Berechnung von Netzen der elektrischenEnergieversorgung


Der Arbeitsaufwand setzt sich aus 45 Stunden Prasenzzeit und 30 Stunden fur die Vor-und Nachbereitung der Ubungen zusammen. Fur die Klausurvorbereitung sind 45 Stundenvorgesehen.


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2.3 141080: Berechnung von Netzen der elektrischen

Energieversorgung


rechnerbasierte PrasentationTafelanschrieb

Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Constantinos SourkounisDozent: Prof. Dr.-Ing. Walter BrandesSprache: DeutschSWS: 3Leistungspunkte: 4Gruppengroße: ca. 15 StudierendeAngeboten im: Wintersemester

Ziele: Die Studierenden erlernen und verstehen Netzstrukturen und Spannungsebenen vonEnergieubertragungs- und -verteilungsnetzen sowie deren technische Hintergrunde. Zu-gehorige Verfahren zur Netzberechnung werden sicher angewendet. Netzmodelle und ma-thematische Transformationen werden gezielt ausgewahlt, um eine Netzberechnung vorzube-reiten und durchzufuhren. Die Studierenden unterscheiden Primar- und Sekundarregelungim Verbundnetz und kennen deren Auswirkungen auf Leistung und Frequenz des Netzes. Siekonnen selbstandig Parameter von Mehrleitersystemen, Transformatoren und Generatoren er-mitteln und auf dieser Basis eine Lastfluss- und Kurzschlussberechnung fur kleine Netz-abschnitte durchfuhren. Sie kategorisieren Netze durch schnelle Abschatzung der Kurzschluss-leistung des Netzes an einem Anschlusspunkt und wahlen auf dieser Basis geeignete Werkzeugefur eine detaillierte Analyse aus.

Inhalt: Die Vorlesung erlautert die Netzstrukturen und Spannungsebenen von Ener-gieubertragungs- und -verteilungsnetzen. Die Spanne reicht vom europaischen Verbund-netz als großem Energieubertragungsnetz, bis hin zu kleinen Netzstrukturen in Stadtteilen odergroßeren Industrieunternehmen. Anforderungen an die Versorgungsqualitat in solchen Netzenwerden vermittelt. Ausgehend von Netzen und Anforderungen an die Netze werden die Aufga-ben und der Umfang von Netzberechnungen dargelegt, analoge und mathematische Netzmodelleprasentiert und die Eigenschaften von ein- und dreiphasiger Netznachbildung vorgestellt. Wich-tige mathematische Hilfsmittel, vor allem die Transformation von Spannungen und Stromenin symmetrische Komponenten, werden - unterstutzt von Anwendungsbeispielen - eingefuhrt.Die Vorlesung behandelt die Leistungs- und Frequenzregelung im Netz, und stellt dasprinzipielle Regelverhalten von Primarregelung und Sekundarregelung vor. Die fur dieNetzberechnung notwendigen Kenngroßen von Mehrleitersystemen, vor allem Kapazitats- undInduktivitatsbelage von Hochspannungsleitungen, werden unter Berucksichtigung von Bundel-leitern und Erdruckleitung ermittelt. Ersatzschaltungen fur Transformatoren und Generatorenwerden eingefuhrt und parametrisiert. Mit diesen Angaben ist eine Lastfluss- und Kurz-schlussberechnung in einem Netz durchfuhrbar, wie gegen Ende der Vorlesung verdeutlichtwird.


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Empfohlene Vorkenntnisse:

• Berechnunsverfahren fur Mehrleitersysteme bei Sinusform,

• Grundkennntnisse uber elektrische Maschinen.

Soche Vorkenntnisse werden ublicherweise in Vorlesungen wie ’Grundlagen der Elektrotech-nik’ und ’Grundlagen der Energietechnik’ vermittelt.




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2.4 141042: Digitale Signalverarbeitung

Nummer: 141042Lehrform: Vorlesungen und UbungenVerantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Dorothea KolossaDozent: Prof. Dr.-Ing. Dorothea KolossaSprache: DeutschSWS: 4Leistungspunkte: 5Gruppengroße: 40Angeboten im: Wintersemester

Ziele: Die Studierenden beherrschen systematische Methoden zur vollstandigen Beschreibungund Analyse bzw. Simulation digitaler Systeme, sowohl im Zeit-, als auch im Frequenzbereich.Sie kennen die Systemtheorie linearer und zeitinvarianter zeitdiskreter Systeme zur Verarbei-tung bzw. Transformation von Signalfolgen gemaß mathematisch formulierbarer Vorschriften.

Die Studierenden kennen die grundlegenden Methoden zur Beschreibung und Analyse vondigitalen Systemen, sowie den Aufbau von realisierenden Strukturen und Algorithmen. Siesind in der Lage, grundlegende Aufgaben im Zusammenhang mit der Analyse und Simulationdigitaler Systeme zu formulieren, zu interpretieren, zu verstehen und zu losen.

Inhalt:

• Zeitdiskrete und digitale Signale (reell, komplex)

• Eigenschaften diskreter Signale und Systeme im Zeit- und Frequenzbereich

• Abtasttheoreme fur reelle und komplexe Tiefpasssignale

• z-Transformation: Existenz, Eigenschaften, Stabilitat digitaler Systeme

• Zeitdiskrete und Diskrete Fourier-Transformation: Eigenschaften, Beziehungen zu anderenTransformationen

• Deterministische Spektralanalyse: DFT-Analyse periodischer Signale, Gebrauch von Fens-terfunktionen

• Ubertragungsfunktion: Pol-/Nullstellen-Darstellung, Frequenzgang

• Realisierbarkeitsbedingungen fur digitale Systeme

• Entwurf rekursiver Filter

• Entwurf linearphasiger FIR-Filter

• Strukturen digitaler Filter: Kanonische rekursive (IIR) und nichtrekursive (FIR) Struk-turen

• Merkmale und Einsatz digitaler Signalprozessoren


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Empfohlene Vorkenntnisse: Inhalte der Vorlesungen

• Systemtheorie 1-3

• Mathematik 1, 2 und 4

• Informatik 1 und 3 (Programmierung, Digitaltechnik)

insbesondere

• Grundlagen linearer & zeitinvarianter Systeme

• Grundlagen der Wahrscheinlichkeitsrechnung und Statistik

• Fourieranalyse

• Laplace-Transformation

• z-Transformation

• Grundlagen der digitalen Schaltungstechnik

• Grundlegende Programmierkenntnisse



Prufungsform: schriftlich, 120 Minuten

Voraussetzungen fur die Vergabe von Kreditpunkten: Bestandene Modulklausur

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2.5 141081: Dynamische Vorgange in elektrischen Ver-

bundsystemen

Nummer: 141081Lehrform: Vorlesungen und UbungenMedienform: rechnerbasierte Prasentation

TafelanschriebVerantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Constantinos SourkounisDozent: Prof. Dr.-Ing. Eckhard GrebeSprache: DeutschSWS: 3Leistungspunkte: 4Gruppengroße: ca. 15 StudierendeAngeboten im:

Ziele: Die Studierenden erarbeiten sich Wissen uber die Eigenschaften und die Methodenzur Modellierung großer elektrischer Verbundsysteme, Wirk- und Blindleistungsreser-ven, sowie den Einfluss regenerativer Erzeugung. Dynamische Vorgange in großen elektrischenVerbundsystemen, die maßgebend fur deren Sicherheit sind, werden von den Studierenden ver-standen. Sie kennen die technisch/physikalischen Vorgange, die zu einem großflachigenBlackout fuhren konnen und die Maßnahmen zur Stabilisierung von Netzen. Sie beherrschenden Umgang mit Verfahren zur Beurteilung der Stabilitat und Sicherheit von elektri-schen Verbundsystemen und konnen effektiv zur Losung der komplexen Probleme beitragenund zukunftige Probleme voraussehen und vermeiden.

Inhalt: Elektrische Verbundnetze stellen die großten von Menschen geschaffenen technischenSysteme dar. Ihre technischen Herausforderungen werden durch landerubergreifende physi-kalische Kopplungen gepragt. Daruber hinaus besteht die Besonderheit, dass elektrische Ener-gie in nennenswertem Umfang nicht speicherbar ist, und daher im Gesamtsystem in jedemAugenblick genau die Menge elektrischer Energie erzeugt werden muss, die auch umgesetztwird. Am Beispiel des europaischen Verbundsystems werden die physikalischen Wirkungenbeschrieben, die zu dynamischen Ausgleichsvorgangen fur Frequenz und Spannung anverschiedenen Punkten des Netzes fuhren. Die Vorlesung beschreibt Kraftwerke, Netz und Ver-braucher als regelungstechnisches System und zeigt, wie diese dynamisch modelliert undsimuliert werden konnen. Die fur große plotzliche Erzeugungsausfalle erforderliche Sekunden-und Minutenreserve, der Blindleistungshaushalt, die statische Stabilitat des Normalbetriebsund die bei Netzfehlern wichtige transiente Stabilitat werden diskutiert. Die Vorlesung gehtauf die Netzanforderungen an Erzeugungseinheiten, den so genannten “Transmission Code”,ein und behandelt den Einfluss zunehmender regenerativer Erzeugung auf die kunftigenAnforderungen an das Verbundsystem. Der Normalbetrieb sowie gefahrdete und gestorte Be-triebszustande werden beschrieben. Basierend auf diesen Analysen wird der Ursache und demAblauf von Blackouts, wie sie sich vor einigen Jahren in Italien und bereits haufiger in den USAereignet haben, nachgegangen.



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• Grundlegende Kenntnisse aus der Energietechnik und Regelungstechnik

• Berechnung von Netzen der elektrischen Energieversorgung




Voraussetzungen fur die Vergabe von Kreditpunkten: Bestandene mundliche Ab-schlussprufung

Literatur:

[1] Kundur, Prabha ”Power System Stability and Control”, McGraw-Hill Pro-fessional, 1994

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2.6 141407: Einfuhrung in die Elektromobilitat

Nummer: 141407Lehrform: Vorlesungen und UbungenMedienform: Videoubertragung

FolienMoodleTafelanschrieb

Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Constantinos SourkounisDozent: Prof. Dr.-Ing. Constantinos SourkounisSprache: DeutschSWS: 4Leistungspunkte: 5Gruppengroße: ca. 120 StudierendeAngeboten im: Wintersemester

Ziele: Die Studierenden verfugen uber ein systemorientiertes und interdisziplinaresWissen uber Technologien zur Elektromobilitat. Sie und beherrschen das Funktionsprinzipund kennen das Betriebsverhalten sowie Teilsystemmodelle der Energieumwandlungssysteme,Speichersysteme und Ladeeinrichtungen. Sie kombinieren die Modelle der Teilsystemeapplikationsspezifisch zu einem Gesamtsystemmodell und analysieren die Wechselwir-kungen zwischen den Teilsystemen. Daraus leiten sie Verbesserungen der Systemstruktur abund vermeiden unerwunschte Nebenwirkungen wie z.B. zu starke Oszillationen im Antriebss-trang oder storende Netzruckwirkungen beim Laden von Elektrofahrzeugen. Im Umfeld derFahrzeugaufladung kennen und nutzen sie Methoden der digitalen Kommunikation, so-wohl zwischen Ladestation und Fahrzeug zur Steuerung des Ladevorgangs als auch zu uberla-gerten IT-Strukturen. Sie beherrschen die damit erschlossenen Moglichkeiten des strukturiertenLadens vieler Elektrofahrzeuge durch intelligentes Lastmanagement sowie der Abrechnung derKosten eines Ladevorgangs. Sie kommunizieren erfolgreich mit Experten und Anwendernin verschiedensten Wissensgebieten und verfugen uber die Fahigkeit, ihr Wissen im Studiumweiter zu vertiefen sowie im beruflichen Umfeld erfolgreich anzuwenden.

Inhalt: Der Elektromobilitat wird eine tragende Rolle im Rahmen der Bestrebungen zuge-sprochen, eine globale Reduktion des CO2-Ausstoßes zu erreichen. Die Vorlesung vermittelt dasWissen, welches zur Gestaltung und Beurteilung der Elektromobilitat erforderlich ist. Dazu wirdzunachst eine Ubersicht zur Technologie und historischen Entwicklung der Elektromobilitatgegeben. Darauf aufbauend wird das Funktionsprinzip und Betriebsverhalten von elektrisch-mechanischen Antriebssystemen, Energiespeichern und Ladeeinrichtungen in konsequent syste-morientierter Weise beschrieben. Moglichkeiten zur Netzintegration der Elektromobilitat sowieAbrechnungsmodelle werden vorgestellt, denn sie bilden eine grundlegende Voraussetzung fureine breite Nutzung der Elektromobilitat. Methoden der digitalen Kommunikation erschlie-ßen die Steuerung des Ladevorgangs, des Lastmanagements zum strukturierten Laden vielerElektrofahrzeuge sowie die Abrechnung der Kosten von Ladevorgangen. Abschließend wird dieIntegration der Teilsysteme im Gesamtsystem eines Elektromobils behandelt. Die resultieren-de Gesamtsystembeschreibung ermoglicht die Analyse der Wechselwirkungen der Teilsystemeuntereinander und mit der Umgebung des Elektromobils.

Moodle-Kurs

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Die Vorlesungen und Ubungen der Lehrveranstaltung werden im WS 2020/21 in digitalerForm zu den angegebenen Zeiten uber Zoom stattfinden.

Die Lehrmaterialien sowie die Zugangsdaten fur die Zoom-Meetings werden in Moodle be-reitgestellt. Teilnehmer an der Lehrveranstaltung mussen sich daher zwingend im Moodle Kursanmelden.

Der Kursname und die Anmeldedaten lauten: Kursname: “Einfuhrung in die Elektromobi-litat (141407-WiSe20/21)” Passwort: zm2d4 EMOB

Eine Anmeldung in dem Kurs ist ab dem 22.09.2020 moglich. Um vollen Zugriff auf die imKurs abgelegten Dokumente und Informationen zu bekommen mussen Sie im Moodle-Kurs denDatenschutzbestimmungen und den Zoom-Nutzungsbedingungen zustimmen.


Empfohlene Vorkenntnisse: Grundlagen der Physik und Elektrotechnik




Voraussetzungen fur die Vergabe von Kreditpunkten: Bestandene Modulklausur

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2.7 141401: Einfuhrung in die Energiesystemtechnik


TafelanschriebVerantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Constantinos SourkounisDozent: Prof. Dr.-Ing. Constantinos SourkounisSprache: DeutschSWS: 4Leistungspunkte: 5Gruppengroße: ca. 20 StudierendeAngeboten im: Wintersemester

Ziele: Die Studierenden kennen die fur die Bereitstellung nutzbarer Energie verfugbarenEnergietrager und deren Eigenschaften. Sie beherrschen die Umwandlungsprozesse, dieerforderlich sind, um nutzbare Energie bereitzustellen. Sie gliedern die zugehorigen Gesamt-systeme in sinnvoll abgegrenzte Teilsysteme und beschreiben diese durch mathematischeModelle. Die Studierenden kombinieren die Teilsysteme zu Gesamtsystemen und analysierendie Wechselwirkungen zwischen Systemen und Systemkomponenten unter Berucksichtigungdes jeweiligen Anwendungsziels. Sie kommunizieren sicher mit Wissenschaftlern, Fachleutenund Anwendern in einem interdisziplinaren Umfeld und erarbeiten auf dieser Basis anwen-dungsspezifisch optimierte Losungen. Sie sind in der Lage, vertiefendes Wissen aus wei-terfuhrenden Vorlesungen einzuordnen und zu ubernehmen und so Modelle von Teilsystemenweiter zu prazisieren.

Inhalt: Die effiziente Nutzung fossiler und der Ausbau der Nutzung regenerativer Energie-trager ist eine der großen Herausforderungen und gleichzeitig eine Schlusseltechnologie unsererZeit. Ausgehend von einer Ubersicht der verfugbaren Energietrager beschaftigt sich die Vorle-sung ’Einfuhrung in die Energiesystemtechnik’ mit ihrem Einsatz in thermischen, chemischen,mechanischen, solaren und elektrischen Energiesystemen, wobei detailliert auf Aufbau undFunktion der Energiesysteme eingegangen wird. Die hochkomplexen Gesamtsysteme werdendurch sinnvoll definierte Systemgrenzen in uberschaubare Einheiten (Teilsysteme) zerlegt. DasBetriebsverhalten der Teilsysteme wird mathematisch beschrieben, aus dem Zusammenspiel derTeilsysteme wird das Verhalten des Gesamtsystems abgeleitet. Diese Vorgehensweise ermoglichtauch die Analyse der Wechselwirkungen zwischen den Systemen und den Systemkomponenten.



• Grundlagen der Energietechnik

• Elektrische Antriebe

• Grundlagen der Thermodynamik

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2.8 141083: Elektrische Antriebe


TafelanschriebVerantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Volker StaudtDozent: Prof. Dr.-Ing. Volker StaudtSprache: DeutschSWS: 4Leistungspunkte: 5Gruppengroße: ca. 60 StudierendeAngeboten im: Wintersemester

Ziele: Die Studierenden erlangen ein tiefes fachubergreifendes Wissen und umfassen-de methodische Fahigkeiten im Hinblick auf die Berechnung elektrischer Maschinen und de-ren Einsatz in komplexen Antriebssystemen. Wissen aus dem Bereich der elektrischen Ma-schinen, der mathematischen Modellierung elektrischer Maschinen, der Mechanik, der Mess-und Sensortechnik sowie der Regelungstechnik wird erarbeitet. Auf dieser Basis entwickeln dieStudierenden unter Berucksichtigung teilweise kontrarer technischer, wirtschaftlicher undpraktischer Anforderungen und Grenzen Losungsansatze fur eine bestimmte Aufgabe.Praktische Aspekte, insbesondere bezuglich der Kombination von elektrischen Maschinen undnicht-elektrischen Last- oder Antriebsmaschinen, werden verstanden. Diese Aspekte werden er-folgreich gegeneinander abgewogen, um das optimale Antriebssystem auszuwahlen undzu konfigurieren. In der Forschung und Vorentwicklung stehende Konzepte werden mit Blickauf zukunftige Anwendbarkeit sicher eingeordnet, alternative Maschinenkonzepte auch anhandder mathematischen Beschreibung bewertet. Die Studierenden besitzen alle Voraussetzungen,um sich in weiterfuhrenden Vorlesungen den Entwurf hochwertiger Regelungsverfahren erarbei-ten zu konnen.

Inhalt: Die Vorlesung behandelt die fur die Regelung und Projektierung eines elektri-schen Antriebs wesentlichen Aspekte. Von besonders hohem Stellenwert ist dabei die physika-lisch orientierte, fur Regelungsentwurf und Systembetrachtungen angemessene, mathematischeBeschreibung von elektrischen Maschinen sowie typischen zugehorigen leistungselektronischenStellgliedern. Ebenfalls hohe Bedeutung haben Realisierungsaspekten bei der Integration vonelektrischen Maschinen in Antriebssysteme unter Einbeziehung der Anforderungen durch dieangekoppelten nicht-elektrischen Arbeitsmaschinen. Zu diesem Zweck wird zunachst die Raum-zeigertransformation als mathematisches Hilfsmittel zur Beschreibung von Großen indreistrangigen elektrischen Systemen eingefuhrt. Im nachsten Schritt werden Haupt-Bauformenvon Stator und Rotor elektrischer Maschinen sowie das Grundprinzip der Drehmomenterzeu-gung vorgestellt. Daraus leiten sich die wesentlichen elektrischen Maschinen und ih-re Charakteristika, vor allem Synchron-, Induktions- und Gleichstrommaschine, ab. Derenmathematische Beschreibung auf Basis von Differentialgleichungssystemen und zu-gehorigen Ersatzschaltbildern wird hergeleitet. Zur Regelung einer elektrischen Maschine istauch eine Beschreibung des verwendeten Stellglieds notwendig – leistungselektronische Stell-glieder werden daher in angemessener Weise beschrieben. In weiterfuhrenden Vorlesungen kannauf dieser Basis die Regelung verschiedener elektrischer Maschinen hergeleitet werden. Zur Rea-lisierung eines Antriebssystems gehort die genaue Betrachtung Interaktion der elektrischen

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Maschine mit ihrer Umgebung. Hierzu wird die Prozesseinbindung von Antriebssyste-men, die Messung relevanter Großen, Erwarmung, Kuhlung, Betriebsarten sowie Feh-leruberwachung und Schutz vorgestellt. Dabei spielt die angemessene Umsetzung, eineRolle – das Wechselspiel zwischen Aufwand und Nutzen ist ein relevanter praktischer Aspekt.Nicht-elektrische Arbeitsmaschine und elektrische Maschine mussen zueinander passen – einVergleich der Kennlinien typischer Lasten mit den Kennlinien von elektrischenMaschinen ermoglicht eine sachgerechte Paarung.



• Grundkenntnisse aus dem Bereich der elektrischen Maschinen und der Leistungselektro-nik, beispielsweise aus Vorlesungen wie ’Grundlagen der Energietechnik’ und ’Grundlagender Leistungselektronik’

• Beherrschung von Bode-Diagrammen

• Grundwissen uber regelungstechnische Zusammenhange





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2.9 141085: Elektrische Bahnen


TafelanschriebVerantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Andreas SteimelDozent: Prof. Dr.-Ing. Andreas SteimelSprache: DeutschSWS: 3Leistungspunkte: 4Gruppengroße: ca. 20 StudierendeAngeboten im: Wintersemester

Ziele: Die Studierenden erarbeiten Wissen uber das komplexe Zusammenspiel zwischenelektrischen, elektromechanischen und mechanischen Komponenten im Bereich derelektrischen Bahnen. Dadurch werden alle wesentlichen Komponenten sowohl fur Lokomoti-ven, als auch fur Nahverkehrsfahrzeuge in ihrem Zusammenspiel beherrscht. Die Eigenschaftender verschiedenen eingesetzten Stromversorgungssysteme, die Anforderungen bezuglich derNetzruckwirkungen und die Pulserzeugungs- und Regelungsverfahren fur Trakti-onsumrichterantriebe werden verstanden. Die Vorlesung ist damit in sehr hohem Maßeinterdisziplinar, da die Studierenden Wissen aus Leistungselektronik, Antriebstechnik undMechanik mit Anwendungsproblemen wie Einbauraum- und Gewichtsbeschrankungen, Kosten-kontrolle, Haltbarkeit, Wartungsarmut und vielem mehr verknupfen und unter neuem Blick-winkel betrachten. In diesem komplexen Umfeld kontrarer Forderungen finden sich dieStudierenden sicher zurecht und sind in der Lage, die spannende Entwicklung dieses inno-vativen Bereichs in Wirtschaft und Wissenschaft voranzutreiben. Die Studierenden sind in derLage, das erlangte Wissen auf Aspekte der Automobil-Elektromobilitat zu ubertragen und aufdie in diesem Umfeld anderen Herausforderungen anzuwenden.

Inhalt: Elektrische Bahnen stellen ganz besonders hohe Anforderungen an die Leistungselek-tronik, und waren schon immer erstes Einsatzgebiet fur leistungselektronische Spitzen-technologie. Dies liegt zum einen an den schwierigen Umgebungsbedingungen mit einer Ener-gieversorgung uber nur zwei Leiter und einer Begrenzung von Bauvolumen und Gewicht fur dieAntriebe mit ihrer Leistungselektronik, zum anderen erlauben die ohnehin hohen anteiligen Kos-ten der Antriebstechnik im Bahnbereich auch aufwandige Losungen. Die Vorlesung gibt einenumfassenden Uberblick uber das komplexe Zusammenspiel zwischen Energieversorgung, elek-trischem Antrieb und mechanischen Komponenten zur Ubertragung der Antriebskrafte auf dieSchiene. Dabei werden zunachst die verschiedenen Bahnstromsysteme und Traktionsar-ten, sowie die mechanischen Grundlagen wie Zugforderungsmechanik, Spurfuhrung, Adhasionund Schleuderschutz besprochen. Danach werden die einzelnen Komponenten von Triebfahrzeu-gen vorgestellt. Dies sind insbesondere die Fahrmotoren mit ihrer Steuerung und Energiever-sorgung, sowie die Kraftubertragung vom Motor auf den Radsatz. Die verschiedenen Stromver-sorgungen im Bereich der elektrischen Bahnen werden detailliert vorgestellt. Auf die besondersscharfen Forderungen bezuglich der Netzruckwirkungen und Signalbeeinflussung wird eingegan-gen. Den Abschluss der Vorlesung bildet eine Ubersicht uber verschiedene Regelungsverfahrenfur Traktionsumrichterantriebe.

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Empfohlene Vorkenntnisse: Beherrschung der Grundlagen der Elektrotechnik, der Ener-gietchnik und der Leistungselektronik.





Literatur:

[1] Filipovic, Zarko ”Elektrische Bahnen. Grundlagen, Triebfahrzeuge, Strom-versorgung”, Springer, 2004[2] Muller, Siegfried ”Elektrische und dieselelektrische Triebfahrzeuge. Arbeits-weise, Leistungsfahigkeit, Betriebskosten”, Minirex AG, 1979[3] Steimel, Andreas ”Elektrische Triebfahrzeuge und ihre Energieversorgung:Grundlagen der Praxis”, None, 2017

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2.10 141064: Elektromagnetische Vertraglichkeit


TafelanschriebVerantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Thomas MuschDozent: Prof. Dr.-Ing. Hans-Jurgen MeckelburgSprache: DeutschSWS: 3Leistungspunkte: 4Gruppengroße: maximal 40Angeboten im: Wintersemester

Ziele: Die Horer sind mit den grundlegenden Aspekten der elektromagnetischen Vertraglich-keit vertraut.

Inhalt: Alle elektrotechnischen/elektronischen Systeme konnten durch elektromagnetischeWirkungen (Storsignale) so beeinflusst werden, dass ihre gewollte Funktion nicht mehr korrektausgefuhrt werden kann. Daruber hinaus konnte ein System neben den gewollten Eigenschaften(Funktionen) auch elektromagnetische Nebenwirkungen erzeugen, die wiederum andere Systemeungewollt beeinflussen. Mit diesem Themenkreis befasst sich die Vorlesung. Die Elektromagne-tische Vertraglichkeit (EMV) ist eine System-/ oder Produkteigenschaft, die bei der Konzeptionund Entwicklung von praktisch allen Systemen und Produkten berucksichtigt werden muss. Inder Vorlesung behandelt werden:

• Einfuhrung und Motivation

• Systems Engineering

• EMV-Modelle

• Storquellen

• Kopplungsmodelle

• Allgemeines Vertraglichkeitsmodell

• Leitungsbezogene EMV-Maßnahmen

• Feldbezogene EMV-Maßnahmen

• EMV-Messtechnik

• Beispiele von EMV-Problemlosungen

• EMV-Anforderungen, EU-Richtlinie und EMV-Gesetz


Empfohlene Vorkenntnisse: Allgemeine Elektrotechnik, Systemtheorie

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Der Arbeitsaufwand ergibt sich wie folgt: 14 Wochen zu je 3 SWS entsprechen in Summe 42Stunden Anwesenheit. Fur die Nachbereitung der Vorlesung und die Vor- und Nachbereitungder Ubungen sind etwa 4 Stunden pro Woche, in Summe 56 Stunden, erforderlich. Etwa 22Stunden sind fur die Prufungsvorbereitung vorgesehen.



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2.11 141405: Energiespeichersysteme

Nummer: 141405Lehrform: Vorlesungen und UbungenMedienform: rechnerbasierte PrasentationVerantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Constantinos SourkounisDozenten: Prof. Dr.-Ing. Constantinos Sourkounis

M. Sc. Philip KrajinskiSprache: DeutschSWS: 4Leistungspunkte: 5Gruppengroße: ca. 25 StudierendeAngeboten im: Sommersemester

Ziele: Die Studierenden kennen die Eigenschaften, Moglichkeiten und Grenzen derwesentlichen Systeme zur Speicherung von Energie und verfugen uber geeignete Beschreibungs-formen und Modelle der Speichersysteme und deren Teilsysteme. Sie wahlen je nach Anwen-dungsfall unter Berucksichtigung von technischen und okonomischen Randbedingungen dassinnvollste Speichersystem aus und dimensionieren die Komponenten des Speicher-systems. Sie kombinieren Speichersysteme unter Berucksichtigung der dynamischen undstationaren Eigenschaften. Sie beherrschen herausfordernde Szenarien wie Speicher im Umfeldstochastisch fluktuierender Energiequellen (typisch fur einige regenerative Energiequellen) sowieim Umfeld emmisionsarmer Verkehrssysteme (Hybrid-Fahrzeugtechnologie).

Inhalt: Die Vorlesung ’Energiespeichersysteme’ befasst sich mit unterschiedlichen Spei-cherarten fur chemische, potentielle, kinetische und thermische Energie und deren Einsatz inenergietechnischen Systemen. Aufbauend auf den physikalischen Grundlagen der Speicherartenwird auf deren Funktionsprinzip eingegangen. Hieraus wird das Betriebsverhalten anhandvon Kennlinien abgeleitet, um mit Hilfe von Ersatzschaltbildern und mathematischen Mo-dellen das Verhalten der unterschiedlichen Speichersysteme modellieren zu konnen.

• Zur Speicherung elektrochemischer Energie werden verschiedene Arten von Akku-mulatoren behandelt. Dabei wird auf die unterschiedlichen elektrochemischen Vorgangeder Akkumulatorenarten eingegangen.

• Pumpspeicher dienen als Speicher potentieller Energie und unterscheiden sich stark,in Abhangigkeit von den morphologischen Gegebenheiten des Standorts. Neben den elek-trischen Teilsystemen, wie Generatoren und Motoren, werden auch die hydraulischenTeilsysteme, wie Rohrleitungssysteme und Pumpen, erlautert. Abschließend wird auf dieRegelung der Turbinen, Generatoren und Motoren eingegangen.

• Schwungradspeicher werden zur Speicherung kinetischer Energie eingesetzt. Aus-gehend von den physikalischen Zusammenhangen wird das stationare und dynamischeBetriebsverhalten der elektrischen und mechanischen Teilsysteme sowie schließlich desGesamtsystems betrachtet. Daruber hinaus werden auch spezielle Technologien zur Fer-tigung Schwungradern mit hoher Betriebsdrehzahl vorgestellt.

• Bei der Speicherung thermischer Energie werden unterschiedliche Prinzipien desSpeicherprozesses, wie sensible, latente und chemische Speicher vorgestellt. Weiterhin

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erfolgt eine Unterteilung in Nieder- und Hochtemperaturspeicher mit Beispielen ihrerunterschiedlichen Einsatzgebiete.



• Grundlagen der Energietechnik

• Elektrische Antriebe

• Grundlagen der Thermodynamik





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2.12 137020: Energieumwandlungssysteme

Nummer: 137020Lehrform: VorlesungMedienform: Folien


Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Hermann-Josef WagnerDozent: Prof. Dr.-Ing. Hermann-Josef WagnerSprache: DeutschSWS: 4Leistungspunkte: 6Angeboten im: Wintersemester

Ziele: Die Studierenden uberblicken die Erzeugung elektrischer Energie in diversen Ener-gieumwandlungsprozessen. Sie vertiefen ihr Wissen vor allem uber die maschinenbaulichen undphysikalisch-technischen Aspekte der Energieumwandlung. Zwei ausgewahlte Systeme werdendetailliert besprochen. Dadurch wird zum einen das Wissen uber die Eigenschaften dieser Sys-teme weiter vertieft. Zum anderen erlernen die Studierenden das gezielte Vorgehen bei derWissenserweiterung: Ein zunachst im Uberblick behandeltes Thema wird vertieft, die Studie-renden erfahren, wie aus dem “Grobwissen” des Uberblicks Fragestellungen abgeleitet, unddurch prazisere Modellierung beanntwortet werden konnen.

Inhalt: Die Lehrveranstaltung vermittelt grundlegende Inhalte uber Aufbau, Funktion undStand ausgewahlter Energieanlagen und -systeme. Hierzu werden jeweils zunachst die allge-meinen physikalisch-technischen Grundlagen der Energieumwandlung behandelt, danach wirddie technische Realisierung anhand von ausgewahlten Beispielen erlautert. Behandelt werdenu.a. Kesselanlagen, Kraft-Warme-Kopplung (KWK), Brennstoffzellensysteme, Kernkraftwerkeund zwei ausgewahlte regenerative Energiesysteme, beispielsweise solarthermische Kollektorenoder Windenergie oder Photovoltaik oder Geothermie. Die Auswahl der Techniken erfolgt inAbsprache mit den Studierenden so, dass keine inhaltlichen Uberschneidungen mit anderenLehrveranstaltungen stattfinden. Die Lehrveranstaltung vermittelt zum einen das physikalisch-technische Wissen, zum anderen geht sie auf die energiewirtschaftlichen Randbedingungen undPotenziale der besprochenen Techniken ein.


Empfohlene Vorkenntnisse: Grundkenntnisse aus Mechanik, Physik, Thermodynamik



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2.13 141082: Energiewirtschaft



Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Constantinos SourkounisDozent: Dr.-Ing. Jurgen DennersmannSprache: DeutschSWS: 3Leistungspunkte: 4Gruppengroße: ca. 15 StudierendeAngeboten im: Wintersemester

Ziele: Die Studierenden verstehen die enge Verflechtung von technischen und okono-mischen Aspekten bei der Gewinnung, Umwandlung und Nutzung von Energietragern. Sieerkennen das enge Zusammenwirken der Technik mit anderen Bereichen wie Okonomie, Oko-logie, Recht und Politik. Sie erlernen die Grundlagen des Energierechts und die Grund-lagen des Energiehandels, sowie der damit verbundenen Wirtschaftlichkeitsrechnungen. Damitsind sie in der Lage, im interdisziplinaren Umfeld der Energiewirtschaft erfolgreichzu agieren und mit Beteiligten aus verschiedenen Bereichen zu kommunizieren und so auf einvorgegebenes Ziel optimierte Losungen zu erarbeiten.

Inhalt: Eine an jedem Ort ausreichend verfugbare, qualitativ hochwertige und preisgunsti-ge Energieversorgung bildet die Basis fur das Funktionieren unserer Gesellschaft. DieErfullung dieser Aufgabe erfordert ein enges Zusammenwirken der Technik mit anderen Be-reichen wie Okonomie, Okologie, Recht und Politik. Die Vorlesung ’Energiewirtschaft’ hatzum Ziel, die engen Verflechtungen von technischen und okonomischen Aspekten bei derGewinnung, der Umwandlung und der Nutzung der Energie zu verdeutlichen, und die durchwirtschaftliche Maßstabe gepragte Vorgehensweise bei Auslegung und Betrieb von Ener-gieversorgungsanlagen und -systemen zu begrunden. In der Hauptsache wird in der Vorlesungunter diesen Gesichtspunkten die Elektrizitatswirtschaft behandelt, auf die anderen Gebieteder Energiewirtschaft wird nur soweit eingegangen, wie es zum Verstandnis der angesproche-nen Gesamtzusammenhange notwendig ist. Die Vorlesung gliedert sich in drei Hauptteile:

• Teil I:

– Energiebedarf und seine Deckung gegenwartig und zukunftig

– Energiewandlungsprozesse

– Energietransport und -verteilung.

• Teil II

– Verfahren der Investitions- und Kostenrechnung

– Finanzierung von Energieanlagen und Methoden der wirtschaftlichen Fuhrung vonEnergieversorgungsunternehmen

• Teil III:

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– Energierechtlicher Ordnungsrahmen

– Interdependenzen zwischen Energienutzung und Umweltbeeinflussung

– Elektrizitatsmarkt und -handel

– aktuelle Themen aus dem Bereich der Elektrizitatswirtschaft


Empfohlene Vorkenntnisse: Beherrschung der Grundlagen der Energietechnik und Rege-lungstechnik





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2.14 138490: Fahrzeugdynamik

Nummer: 138490Lehrform: Vorlesungen und UbungenVerantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Peter TenbergeDozent: Prof. Dr.-Ing. Peter TenbergeSprache: DeutschSWS: 4Leistungspunkte: 5Angeboten im: Sommersemester

Ziele: Die Studierenden haben die Fahigkeit, theoretische Analysen der Langs-, Vertikal-und Querdynamik von Fahrzeugen auf Basis eines erweiterten Methodenwissens vorzunehmenund unterschiedliche Antriebs- und Fahrwerkskonzepte kritisch vergleichend zu betrachten. DieStudierenden verfugen uber erweiterte Kenntnisse, das Fahrverhalten von Fahrzeugen bezuglichder Langsdynamik zu analysieren. Die Studierenden kennen Simulationswerkzeuge der Fahr-zeugdynamik und sind in der Lage, diese fur praxisnahe Fragestellungen zu verwenden und zumodifizieren.

Inhalt: Die Vorlesung behandelt die Langs-, Vertikal und Querdynamik von Fahrzeugen inAbhangigkeit von unterschiedlichen Einflussparametern und Fahrzeugmodellen. Im Rahmender Langsdynamik behandelt die Vorlesung die notigen Grundlagen, um das Beschleunigungs-vermogen sowie den Kraftstoffverbauch eines Fahrzeugs zu bestimmen. Dabei kommen pra-xisnahe Beispiele und Simulationen zur Anwendung. Im Bereich der Vertikaldynamik geht siezunachst auf verschiedene Federungs- und Dampfungskonzepte ein. Nach theoretischen Betrach-tungen dynamischer Eigenschaften vertiefen Anwendungsbeispiele aus der Praxis das Verstand-nis des Federungssystems und seiner Komponenten. Im Rahmen der Querdynamik erlautert dieVorlesung wichtige Zusammenhange zur Charakterisierung eines Fahrzustandes. Dies beinhaltetsowohl kinematische Großen als auch am Fahrzeug angreifende Krafte und Momente. Auch hiersorgen viele Beispiele fur das Verstandnis der Zusammenhange. Auf Basis einer dynamischenFahrwerksanalyse betrachtet die Vorlesung beispielsweise die Radlastverteilung bei Beschleu-nigung und bei Kurvenfahrten. Ebenso folgt eine Abschatzung der Fahrwerkseigenschaften imKontext der Fahrstabilitat und des Fahrzeugkomforts.


Empfohlene Vorkenntnisse: Energietechnik, Automatisierungstechnik



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2.15 141106: freie Veranstaltungswahl

Nummer: 141106Lehrform: BeliebigVerantwortlicher: DekanDozent: Dozenten der RUBSprache: DeutschAngeboten im: Wintersemester und Sommersemester


Inhalt: Bei der Auswahl geeigneter Lehrveranstaltungen kann das Vorlesungsverzeichnis derRuhr-Universitat verwendet werden. Dies schließt Veranstaltungen aller Fakultaten, des Op-tionalbereichs und des Zentrums fur Fremdsprachenausbildung (Veranstaltungen aus Bachelor-oder Masterstudiengangen) mit ein, also auch die Angebote der nichttechnischen Veranstaltun-gen.

Zu beachten ist allerdings, dass bei Masterstudierenden in allen Fallen eine Anerkennungvon Fachern aus dem zugehorigen Bachelorstudiengang nur sehr eingeschrankt moglich ist.

Weiterhin ist auch der Besuch von Lehrveranstaltungen anderer Univeristaten moglich -z.B. im Rahmen der Kooperationsvereinbarung mit der Fakultat fur Elektrotechnik und Infor-mationstechnik der TU Dortmund.

In der Fakultat wird speziell in diesem Bereich die Veranstaltung Methodik des wissen-schaftlichen Publizierens angeboten. Im Rahmen der Kooperation mit der TU Dortmund wirdfolgende Veranstaltung angeboten: Musikdatenanalyse.

• nichttechnische Veranstaltungen:http://www.ei.rub.de/studium/lehrveranstaltungen/392/

• Methodik des wissenschaftlichen Publizierens: https://www.ei.rub.de/studium/

lehrveranstaltungen/747

• Musikdatenanalyse: http://www.ei.rub.de/studium/lehrveranstaltungen/785/,

Voraussetzungen: entsprechend den Angaben zu der gewahlten Veranstaltungen

Empfohlene Vorkenntnisse: entsprechend den Angaben zu der gewahlten Veranstaltungen

Prufungsform: None, studienbegleitend

Beschreibung der Prufungsleistung: Die Prufungsform und das Anmeldeverfahren kannentsprechend der gewahlten Veranstaltungen variieren.

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https://www.ei.rub.de/studium/lehrveranstaltungen/747

https://www.ei.rub.de/studium/lehrveranstaltungen/747



2.16 141088: Geregelte leistungselektronische Stellglie-

der



Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Volker StaudtDozent: Prof. Dr.-Ing. Volker StaudtSprache: DeutschSWS: 4Leistungspunkte: 5Gruppengroße: ca. 30 StudierendeAngeboten im: Sommersemester

Ziele: Die Studierenden verstehen, wie selbstgefuhrte Stromrichter in der Praxis einge-setzt werden, welche Stromrichtertopologien dafur zur Verfugung stehen und mit welchenBauelementen diese ausgefuhrt werden konnen. Sie beherrschen eine Vielzahl unterschiedlicherModulations- und Pulsmustererzeugungsverfahren und kennen deren jeweilige Vor- undNachteile. Die Studierenden wahlen fur eine konkrete Aufgabenstellung den geeigneten Strom-richter mit den gunstigsten Bauelementen aus. Sie entscheiden, ob und welche Ein- und Aus-gangsfilter erforderlich sind und konnen diese Applikationsangepasst dimensionieren. Die Vor-und Nachteile verschiedener Stromrichter, die am Netz oder an elektrischen Maschinen betrie-ben werden, sowie spezielle Formen der Stromregelung werden verstanden. Aus vielen techni-schen Moglichkeiten wahlen die Studierenden, basierend auf umfassendem Fachwissen diegunstigste Losung, um die meist kontraren Anforderungen okonomisch und technisch sinnvollabzudecken. Sie sind in der Lage, sowohl auf wissenschaftlicher als auch auf applikationsspezi-fischer Ebene mit Experten und Anwendern zu kommunizieren.

Inhalt: In dieser Vorlesung stehen selbstgefuhrte Stromrichter und ihre Anwendung inder Steuerung der elektrischen Leistung im Vordergrund. Zunachst wird ein Uberblick uberdie gangigen Schaltungen selbstgefuhrter Stromrichter gegeben. Anschließend werden die zurRealisierung dieser Schaltungen verfugbaren Bauelemente der Leistungselektronik mit ihrenEigenschaften vorgestellt. Dabei wird besonderes Augenmerk auf die Verluste wahrend desSchaltvorgangs und ihre Begrenzung gelegt. Die durch das schnelle Schalten der Halbleiter-ventile erzeugten Oberschwingungen mussen begrenzt werden. Die dafur ublichen Eingangs-und Ausgangsfilter werden vorgestellt. Eine wichtige Anwendung von Stromrichtern ist die Be-reitstellung von Gleichspannung aus Wechsel- oder Drehspannung. Hier bieten selbstgefuhrteStromrichter deutliche Vorteile gegenuber konventionellen Gleichrichterschaltungen, sind al-lerdings auch erheblich aufwandiger und teurer. Die wichtigsten Konzepte und ihre Eigenschaf-ten werden erlautert. Den Abschluss bildet ein Kapitel zum Thema Stromregelung, welches diein einer leistungselektronischen Grundlagenvorlesung vermittelten Kenntnisse vertieft. Bei derAuslegung der Regelung ist besonders zu beachten, dass die Leistungshalbleiter grundsatzlichgeschaltet werden, und somit kein kontinuierliches Ausgangssignal erzeugt werden kann. DieserEigenschaft tragen spezielle Regelungsstrukturen Rechnung.

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Empfohlene Vorkenntnisse: Grundkenntnisse der elektrischen Energietechnik und derLeistungselektronik, beispielsweise aus entsprechenden Grundlagenvorlesungen.





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2.17 135270: Grundlagen des

Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs


TafelanschriebVerantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Peter TenbergeDozent: Prof. Dr.-Ing. Peter TenbergeSprache: DeutschSWS: 4Leistungspunkte: 6Angeboten im: Wintersemester

Ziele: Studierende kennen nach der Veranstaltung:

• die Elemente eines Antriebsstranges,

• unterschiedlichste Konzepte von Antriebsstrangen fur den Langs- und Quereinbau vonMotoren und Getrieben,

• sie kennen Bauarten von Kupplungen, Wandlern, Getrieben und Bremsen,

• sie konnen das Zusammenarbeiten von Motor, Getriebe, Achsgetriebe und Reifen beur-teilen,

• erste Grobauslegungen eines Antriebsstranges sind moglich.

Inhalt: Die Vorlesung behandelt allgemeine Frage des Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs. DenAusgangspunkt bilden die Anforderungen des Fahrzeugs an den Antrieb. Unter Berucksich-tigung der Motoreneigenschaften und ihres Kennfeldes lassen sich daraus grundlegende An-forderungen an die ubrigen Antriebsstrangkomponenten, wie Kupplung, Getriebe, Gelenkwel-len, Bremsen und Reifen, ableiten. Den unterschiedlichen Getriebetypen, wie Schaltgetrieben,konventionellen Automaten, automatisierten Schaltgetrieben und stufenlos verstellbaren Ge-trieben, wird so viel Raum gewidmet, dass ihre Funktionsweise deutlich wird und eine ersteBeurteilung ihrer Eigenschaften ermoglicht. Weiter wird auf Hybridantriebskonzepte eingegan-gen, die beispielsweise Verbrennungsmotoren und Elektromotoren und Getriebe, sowie Abgas-und Gerauschemissionen zu verringern. Außerdem wird auf alternative Antriebe, wie etwa Elek-troantriebe, eingegangen. Einen weiteren wichtigen Punkt bilden Bremsen und Bremssysteme.


Empfohlene Vorkenntnisse: Energietechnik


Der Arbeitsaufwand ergibt sich wie folgt: 14 Wochen zu je 4 SWS entsprechen in Summe 56Stunden Anwesenheit. Fur die Nachbereitung der Vorlesung und die Vor- und Nachbereitung

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der Ubungen sind etwa 5 Stunden pro Woche, in Summe 70 Stunden, erforderlich. Etwa 54Stunden sind fur die Klausurvorbereitung vorgesehen.


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2.18 141084: Induktionsmaschinenregelung



Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Constantinos SourkounisDozent: Prof. Dr.-Ing. Volker StaudtSprache: DeutschSWS: 3Leistungspunkte: 4Gruppengroße: ca. 15 StudierendeAngeboten im: Wintersemester

Ziele: Die Studierenden beherrschen einen universellen analytischen Ansatz zur Beschrei-bung der Induktionsmaschine. Die dazu notwendigen mathematischen Methoden werden sicherbeherrscht und angewendet. Die Studierenden gehen mit den Beschrankungen der leis-tungselektronischen Stellglieder in Zusammenhang mit der Regelung der Maschine undder komplexen Auswahl geeigneter Regelungsverfahren, an die teilweise kontrare For-derungen gestellt werden, sicher um. Sie sind in der Lage, eigenstandige wissenschaftlicheLosungen von Problemen bei Induktionsmaschinen zu erarbeiten und beurteilen existierendeLosungen und Verfahren in Bezug auf die jeweilige Anwendung und Anforderung sicher. Sieerbringen erfolgreich Transferleistungen bezuglich der mathematischen Methoden sowie derMaschinenbeschreibung und konnen Leistungsdefinitionen auf hohem internationalemNiveau diskutieren sowie die Regelungsverfahren auf andere Maschinentypen, beispielsweisepermanenterregte Synchronmaschinen oder doppelt gespeiste Induktionsmaschinen, ubertra-gen.

Inhalt: Selbstgefuhrte Stromrichter in dreistrangiger Ausfuhrung konnen sowohl amEnergieversorgungsnetz betrieben, als auch zur Speisung von Induktionsmaschinen eingesetztwerden. So gespeiste Induktionsmaschinen konnen hochdynamisch und hochst effizi-ent geregelt werden. Fur beide Anwendungsgebiete ist eine direkt an den Eigenschaften desselbstgefuhrten Stromrichters orientierte Regelung erforderlich. Die Beschreibung der dabei zuberucksichtigenden Spannungen und Strome erfolgt am gunstigsten mit so genannten Raum-zeigern. Dieses hocheffektive mathematische Hilfsmittel wird detailliert eingefuhrt. Dar-auf aufbauend wird gezeigt, mit welchen Methoden eine Induktionsmaschine geregelt werdenkann. Sowohl einfache und kostengunstige, als auch komplexe und hochdynamische Regelver-fahren lassen sich mit Hilfe von Raumzeigern sehr gut beschreiben und verstehen.


Empfohlene Vorkenntnisse: Beherrschung der Grundlagen der Energietechnik und derLeistungselektronik sowie des Inhalts der Vorlesung ’Elektrische Antriebe’.


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2.19 141089: Intelligente Netze


TafelanschriebVerantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Constantinos SourkounisDozent: Prof. Dr. Michael LaskowskiSprache: DeutschSWS: 3Leistungspunkte: 4Gruppengroße: ca. 15 StudierendeAngeboten im: Sommersemester

Ziele: Die Studierenden verstehen die technischen, wirtschaftlichen und rechtlichen Hinter-grunde fur aktuelle Anderungsprozesse in Struktur und Betriebsweise von Verteil-netzen. Sie erkennen und losen Herausforderungen aus der Einbindung regenerativer Energie-quellen sowie aus dem Umfeld der Elektromobilitat. Sie nutzen dazu die vermittelten Fahig-keiten aus dem Bereich des Netzbetriebs, der Energiewirtschaft sowie der Informations-und Telekommunikationsinfrastruktur. Moderne Energiemessgerate

”Smart Meter“ sind

ihnen vertraut, sie wissen wie die umfangreichen Datenstrome dieser Gerate zur Beurteilungund Steuerung von Netzen verwendet werden konnen. Lastflexibilisierung und die dafurnotwendigen Einrichtungen und Mechanismen sind ihnen vertraut. Ihr umfangreiches, inter-disziplinares Wissen befahigt die Studierenden zur Kommunikation mit Experten undAnwendern aller beteiligten Gruppen

”Stakeholder“ – vom Netzbetreiber uber Informations-

techniker bis hin zum Wissenschaftler im Forschungsumfeld von intelligenten Netzen.

Inhalt: Die Vorlesung”Intelligente Netze“ beschaftigt sich mit den Auswirkungen der

Energiewende auf das Verteilnetz. Insbesondere im Verteilnetz vollzieht sich derzeit ein(r)evolutionarer Wandel. Dezentrale Einspeiseanlagen (PV, Wind, Biomasse) entstehen meis-tens dort, wo Verteilnetze historisch bedingt eher schwach ausgelegt sind. Neue Vertriebspro-dukte sehen einen deutlich hoheren Gleichzeitigkeitsfaktor vor. Alle deutschen Netzbetreiberhaben daher ihren Fokus auf die

”intelligenten Energienetze“ (Smart Grids) mit dem Schwer-

punkt Verteilnetze gelenkt. Hierzu gehoren Losungen im Demand und Supply Side Managementsowie im Aufbau von Telekommunikationsinfrastrukturen, die eine starkere Interaktion allerBetriebsmittel und Netzbereiche als je zuvor ermoglichen. Die Vorlesung

”Intelligente Energie-

netze“ behandelt folgende Themenschwerpunkte:

• Gesetzliche Grundlagen der deutschen Energiewirtschaft

• Organisation und Handlungsfelder der Energiewirtschaft

• Intelligente Energienetze (Smart Grids)

Der Themenschwerpunkt Intelligenten Energienetze gliedert sich dabei wie folgt:

• Grundlagen von Smart Grids und IKT-Technologie (IKT=Informations- und Kommuni-kationstechnologie)

• Flexibilisierung von Last und Erzeugung in Verteilnetzen

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• Einsatz von Speichern im Verteilnetz

• Auswirkungen der Elektromobilitat auf Verteilnetze

• Digitalisierung des Verteilnetzes, Data Analytics im Verteilnetz, Einsatz von Smart Me-tern

Inhaltlich werden sowohl energiewirtschaftliche und energietechnische als auch IT- und te-lekommunikationstechnische Inhalte vermittelt.


Empfohlene Vorkenntnisse: Solide Grundkenntnisse aus den Wissensgebieten Energietech-nik, Informations- und Kommunikationstechnologie





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2.20 141408: Ladeeinrichtungen der Elektromobilitat

Nummer: 141408Lehrform: VorlesungMedienform: rechnerbasierte PrasentationVerantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Constantinos SourkounisDozent: Prof. Dr.-Ing. Constantinos SourkounisSprache: DeutschSWS: 3Leistungspunkte: 4Gruppengroße: ca. 15 StudierendeAngeboten im: Wintersemester

Ziele: Die Studierenden uberblicken die umfangreichen Herausforderungen im Umfeld von La-deeinrichtungen der Elektromobilitat. Sie kennen die Anforderungen seitens der Energie-versorgungsnetzte und Fahrzeuge und beherrschen die verschiedenen Schaltungsto-pologien und Filtertechnologien, um die teils kontraren Anforderungen in optimaler Weisezu erfullen. Sie wahlen Schaltungen gezielt applikationsspezifisch aus und kombinieren sie mitgeeigneten Ansteuerungsverfahren und Filtertopologien und analysieren die Interakti-on mit Versorgungsnetz und Fahrzeug. Eigenschaften, Vor- und Nachteile beruhrungsloserEnergieubertragung sind den Studierenden vertraut. Sie verstehen die Anforderungen undMethoden der Kommunikation zwischen Ladeinfrastruktur und Fahrzeug sowie die technischenHintergrunde, die dieser Kommunikation Bedeutung verleiht. Sie analysieren vorhandeneStrukturen, kommunizieren sicher mit Experten im Umfeld von Verteilnetzen, Leistungselek-tronik und Elektromobilitat und schlagen auf Basis der erhaltenen Informationen zielgerichteteLosungen vor.

Inhalt: In der Vorlesung “Ladeeinrichtungen der Elektromobilitat” werden zunachst Pro-blemstellung und Grundbegriffe solcher Ladeeinrichtungen und deren Netzanbindung erlautert.Danach folgt eine Systemubersicht, welche im Detail die Ankopplung an das Versorgungs-netz, Gleichspannungswandler-Arten, Vor- und Nachteile und Anwendungsfalle betrachtet. Aus-gewahlte Gleichspannungswandler ohne und mit Potentialtrennung, deren Schaltungstopologienund Anwendungsmoglichkeiten fur die Elektromobilitat werden detailliert vorgestellt, gefolgtvon einer Ubersicht uber Gleichrichter und PFC, deren Bauarten, Funktion, Norm-Auflagen,Netzanschlusse, Netzfilter und Ansteuerungsverfahren. Beruhrungslose Energieubertragung undLadeeinrichtungen, deren Aufbau, Anschlusse und Kommunikation mit dem Fahrzeug bildenden Abschluss der Vorlesung.


Empfohlene Vorkenntnisse: Leistungselektronik


Der Arbeitsaufwand ergibt sich wie folgt: 14 Wochen zu je 3 SWS entsprechen in Summe 42Stunden Anwesenheit. Fur die Nachbereitung der Vorlesung und die Vor- und Nachbereitung

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der Ubungen sind etwa 4 Stunden pro Woche, in Summe 56 Stunden, erforderlich. Etwa 22Stunden sind fur die Klausurvorbereitung vorgesehen.



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2.21 142081: Master-Praktikum Leistungselektronik

und Energiesystemtechnik

Nummer: 142081Lehrform: PraktikumVerantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Constantinos SourkounisDozenten: Prof. Dr.-Ing. Constantinos Sourkounis

Prof. Dr.-Ing. Volker StaudtSprache: DeutschSWS: 3Leistungspunkte: 3Gruppengroße: typisch 3 - 4 Studierende je Gruppe, max. 20 StudierendeAngeboten im: Wintersemester

Ziele: Die Studierenden erarbeiten im Praktikum ’Leistungselektronik und Energiesystem-technik’ Kenntnisse im praktischen Umgang mit leistungselektronischen und energie-systemtechnischen Versuchsaufbauten. Sie beherrschen den Aufbau des Leistungsteils,die Auswahl und den Betrieb der Messtechnik und die Struktur und Parametrierung vonausgewahlten Regelungsverfahren. Die Studierenden sind in der Lage, komplexe energie-technische Systeme durch planmaßiges Vorgehen und geeignet ausgewahlte Messungen zuanalysieren und durch gezielte Veranderungen der Struktur oder der Reglereinstellung zuoptimieren. Durch die Zusammenarbeit in Gruppen wird die Teamfahigkeit gestarkt. Sie sindin der Lage, praktische Versuche vorzubereiten, durchzufuhren, Messungen zu dokumentierenund Messdaten zielgerichtet aufzubereiten und in einem schriftlichen Bericht wissen-schaftlich einwandfrei darzustellen. Sie konfigurieren und bedienen leistungsfahigeMessgerate, beispielsweise hochwertige Digitaloszilloskope, sowie die zugehorigen Messwand-ler sicher und stellen die Messdaten in digitaler Form fur die Dokumentation und Analysebereit. Der Unterschied bzw. der Grad der Ubereinstimmung zwischen Theorie und Praxisund die Grunde dafur ist Ihnen durch den Vergleich der im Versuch ermittelten Messwertemit den theoretischen Vorhersagen sowie die Diskussion der Unterschiede deutlich geworden.Durch die Arbeit in kleinen Gruppen, bei denen jeweils ein(e) andere(r) die Verantwor-tung und Leitung ubernommen hat, haben die Studierenden effektive Zusammenarbeit erlerntund damit die Fahigkeit zur spateren Zusammenarbeit im betrieblichen und wissenschaftlichenUmfeld erworben. Sie kommunizieren sicher uber fachliche Inhalte und sind in der Lage,durch Diskussion in der Gruppe und Ruckfrage bei Experten zu einer korrekten Beurteilungtechnisch-wissenschaftlicher Fragestellungen zu gelangen.

Inhalt: In den Versuchen werden praktische Inhalte aus den Gebieten der Leistungselektro-nik und der Energiesystemtechnik an die Studierenden (Kleingruppen mit 3 bis 4 Teilnehmern)vermittelt. Das Praktikum gliedert sich dabei in vier Teile, deren jeweiliger Anteil dem ak-tuellen Stand der Technik angepasst wird. Der erste Teil umfasst Versuche mit netzgefuhrtenStromrichtern, bei denen Gleichspannungen oder Gleichstrome beispielsweise zum Betriebeiner Gleichstrommaschine aus den Wechselspannungen des Energieversorgungsnetzes bereit-gestellt werden. Der zweite Teil befasst sich mit der Wandlung von Gleichspannungen mit Hilfevon Hoch- und Tiefsetzstellern; hier kommen selbstgefuhrte Stromrichter zum Einsatz.Im dritten Teil wird der Betrieb von Induktionsmaschinen am selbstgefuhrten dreistrangi-gen Stromrichter untersucht. Der vierte Teil behandelt Fragestellungen aus dem Bereich der

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Energiesystemtechnik. Hier wird beispielsweise das Betriebsverhalten von Windkraftan-lagen am Modell untersucht, die uber Stromrichter geregelt die Energie ins Verteilungsnetzeinspeisen. Das Praktikum vertieft das Wissen uber leistungselektronische Komponenten undbesonders wichtige elektrische Maschinen. Ein weiterer Schwerpunkt liegt in der systemorien-tierten Betrachtung von Fragestellungen der Energieumwandlung und den daraus resultierendenAufgaben der Messtechnik. Zudem erlangen die Studierenden auch praktische Erfahrungen mitder Inbetriebnahme und Parametrierung von Regelungen fur energietechnische Anla-gen. Die Versuche des Praktikums greifen Inhalte von Vertiefungsvorlesungen auf, verfugen aberjeweils uber eigene didaktisch angepasste Versuchsbeschreibungen. Auf diese Weise konnen di-daktische Synergieeffekte zwischen Vertiefungsvorlesungen und Praktikum realisiert werden.


Empfohlene Vorkenntnisse: Beherrschung der Grundlagen der Elektrotechnik, der Ener-gietechnik und der Leistungselektronik sowie des Inhalts der Vorlesungen Elektrische Antriebebzw. Einfuhrung in die Energiesystemtechnik, Mechatronische Antriebssysteme sowie Geregelteleistungselektronische Stellglieder.


8 Versuche zu je 4 SWS entsprechen 32 Stunden Anwesenheit. Fur die Vorbereitung werden24 Stunden (3 Stunden je Versuch fur 8 Versuche), fur die Ausarbeitung des Praktikumsberichts34 Stunden (ca. 4 Stunden je Versuch) veranschlagt.

Prufungsform: Praktikum, studienbegleitend

Voraussetzungen fur die Vergabe von Kreditpunkten: Aktive Teilnahme an siebenVersuchen, Schreiben je eines Versuchsberichts pro Versuch als Gruppenleistung, Testat vonsieben Versuchsberichten

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2.22 142083: Master-Praktikum Regenerative Elektri-

sche Energietechnik

Nummer: 142083Lehrform: PraktikumMedienform: TafelanschriebVerantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Constantinos SourkounisDozenten: Prof. Dr.-Ing. Constantinos Sourkounis

M. Sc. Johnny ChhorM. Sc. Vile Kipke

Sprache: DeutschSWS: 3Leistungspunkte: 3Gruppengroße: typisch 3 - 4 Studierende je Gruppe, max. 12 StudierendeAngeboten im: Sommersemester

Ziele: Die Studierenden erweitern und vertiefen durch das Praktikum ihr praktisches undtheoretisches Wissen auf dem Gebiet der regenerativen Energiequellen. Sie verste-hen, wie Technologien zur Nutzung regenerativer Energiequellen in der Praxis eingesetzt werdenund dimensionieren entsprechende Systeme auf Basis von Simulations- und Auslegungssoftwa-re. Sie analysieren die Ergebnisse von Laborversuchen und nutzen diese zur Bewertungvon Systemen der regenerativen Energietechnik und deren Komponenten. Sie berucksichti-gen parasitare Effekte und konstruktive sowie materialabhangige Restriktionen beider Konzipierung, Auslegung und Inbetriebnahme von regenerativen Energieumwandlungssys-temen. Sie sind in der Lage, praktische Versuche vorzubereiten, durchzufuhren, Messungenzu dokumentieren und Messdaten zielgerichtet aufzubereiten und in einem schriftlichenBericht wissenschaftlich einwandfrei darzustellen. Sie konfigurieren und bedienen leis-tungsfahige Messgerate, beispielsweise hochwertige Digitaloszilloskope, sowie die zugehori-gen Messwandler sicher und stellen die Messdaten in digitaler Form fur die Dokumentationund Analyse bereit. Der Unterschied bzw. der Grad der Ubereinstimmung zwischen Theorieund Praxis und die Grunde dafur ist Ihnen durch den Vergleich der im Versuch ermitteltenMesswerte mit den theoretischen Vorhersagen sowie die Diskussion der Unterschiede deutlichgeworden. Durch die Arbeit in kleinen Gruppen, bei denen jeweils ein(e) andere(r) die Ver-antwortung und Leitung ubernommen hat, haben die Studierenden effektive Zusammenarbeiterlernt und damit die Fahigkeit zur spateren Zusammenarbeit im betrieblichen und wissen-schaftlichen Umfeld erworben. Sie kommunizieren sicher uber fachliche Inhalte und sindin der Lage, durch Diskussion in der Gruppe und Ruckfrage bei Experten zu einer korrektenBeurteilung technisch-wissenschaftlicher Fragestellungen zu gelangen.

Inhalt: Im Rahmen des Master-Praktikums ’Regenerative elektrische Energietechnik’ wer-den, aufbauend auf dem in Vorlesungen erarbeiteten Vorwissen, das Betriebsverhalten vonEnergieumwandlungssystemen auf Basis von Laborprufstanden nachgebildet und untersucht.Hierzu werden die Betriebscharakteristiken durch Messung und Auswertung der relevanten Be-triebsgroßen dargestellt und diskutiert. Das Praktikum besteht aus sieben Versuchen, welchesich mit der Photovoltaik, der Windenergie, dem Energiemanagement in dezentralen Energiesys-temen, Eigenschaften leistungselektronischer Grundschaltungen sowie der Netzkonditionierungund der Integration Erneuerbarer Energien befassen. Neben Versuchen an Laborprufstanden

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werden Anlagen der dezentralen Energieversorgung mit Hilfe der Simulationssoftware anesysprojektiert, analysiert und optimiert.


Empfohlene Vorkenntnisse: Vorlesungen Regenerative Elektrische Energietechnik undEinfuhrung in die Energiesystemtechnik


Der Arbeitsaufwand berechnet sich wie folgt: 8 Wochen zu je 3 SWS entsprechen 24 StundenAnwesenheit. Fur die Vorbereitung und Ausarbeitung werden jeweils 8 Stunden, insgesamt 64Stunden veranschlagt. Es verbleiben 2 Stunden fur die sonstige Organisation der Praktikums-durchfuhrung.

Prufungsform: Praktikum, studienbegleitend

Voraussetzungen fur die Vergabe von Kreditpunkten: Aktive Teilnahme an siebenVersuchen, Schreiben je eines Versuchsberichts pro Versuch als Gruppenleistung, Testat vonsieben Versuchsberichten

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2.23 143081: Master-Seminar Energiesystemtechnik

Nummer: 143081Lehrform: SeminarVerantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Constantinos SourkounisDozenten: Prof. Dr.-Ing. Constantinos Sourkounis

Prof. Dr.-Ing. Volker StaudtSprache: DeutschSWS: 3Leistungspunkte: 3Gruppengroße: ca. 20 StudierendeAngeboten im: Sommersemester

Ziele: Die Studierenden beherrschen die selbstandige, wissenschaftsorientierte Aufar-beitung komplexer technischer Zusammenhange. Sie erstellen daraus eine Ausarbeitung so-wie einen Vortrag sowie die den Vortrag tragende Prasentation. Sie wenden Grundzuge derPrasentationstechnik und Rhetorik erfolgreich an. Im Vortrag vermitteln Sie die Zusam-menhange verstandlich und erfolgreich anderen Studierenden. Sie haben die Fahigkeitzum wissenschaftlichen Umgang mit technischer und wissenschaftlicher Literatur. Sie kom-binieren erfolgreich Informationen aus selbst gefundenen, ausgewahlten und bewertetenQuellen.

Inhalt: Ausgewahlte Themen der Energiesystemtechnik werden von den Studierenden ei-genstandig erarbeitet und fur die Prasentation in einem Vortrag aufbereitet. Das Spektrumder Themen umfasst: Stromrichter und ihre Regelung, elektrische Maschinen und ihre Rege-lung, Photovoltaik, Windenergiekonverter, Energie- und Batteriemanagement und Themen ausdem Umfeld der Elektromobilitat. Das Seminar greift damit Themen aus Vertiefungsvorlesun-gen des Instituts auf. So konnen didaktische Synergieeffekte zwischen den Vorlesungsinhaltenund der detaillierten eigenstandigen Darstellung im Seminar genutzt werden. Eine Einfuhrungin Prasentationstechniken und Rhetorik zeigt auf, wie ein Vortrag zielgerichtet und in ho-her Qualitat gehalten wird und wie die zugehorige Prasentation gestaltet werden sollte. EineEinfuhrung in Quellenauswahl und Literaturrecherche erleichtert das Auffinden und Bewertenwissenschaftlicher Texte.


Empfohlene Vorkenntnisse: Grundlagenwissen aus der Elektrotechnik und der Energie-technik.Fachwissen aus den Vorlesungen “Einfuhrung in die Energiesystemtechnik” und “Elek-trische Antriebe”. Grundtechniken zur Aufarbeitung und Prasentation ingenieurwissenschaft-licher Themen.


Es finden 8 Seminare mit einer Dauer von jeweils 2 Stunden statt, damit ergeben sich 16Stunden Anwesenheitspflicht. Jeder Studierende bereitet einen - umfangreichen - Seminarvor-trag einschließlich der zugehorigen Prasentationsunterlagen vor. Einschließlich der Literaturre-cherche sind dazu 74 Stunden erforderlich.

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Prufungsform: Seminarbeitrag, studienbegleitend

Voraussetzungen fur die Vergabe von Kreditpunkten: Anfertigung und Testierung ei-ner Prasentation, Halten eines Fachvortrags, Testierte schriftliche Ausarbeitung der Kerninhaltedes Vortrags

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2.24 143000: Master-Seminar Moderne Verfahren der

Regelungstechnik

Nummer: 143000Lehrform: SeminarVerantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Jan LunzeDozenten: Prof. Dr.-Ing. Jan Lunze

M. Sc. Christian WolfelSprache: DeutschSWS: 3Leistungspunkte: 3Angeboten im:

Ziele: Die Studierenden haben Kenntnisse zur wissenschaftlichen Behandlung eines gegebe-nen Themas durch Literaturstudium, Vorbereitung und Durchfuhrung einer Prasentation mitanschließender Diskussion sowie Ausarbeitung eines schriftlichen Berichts.

Inhalt: Im Seminar werden Themen behandelt, die spezielle Gebiete moderner Verfahren derRegelungstechnik vertiefen. Hierzu gehoren:

• Anwendung der Graphentheorie in der Regelkreissynthese und -analyse undSteuerbarkeits- und Beobachtbarkeitsanalyse mittels Graphentheorie

• Entwurf pradiktiver Regelungen

• Robustheit von Regelungen

• Rekonfiguration von Regelkreisen

• Analyse von Totzeitsystemen in vernetzten Regelungen



Inhalte der Lehrveranstaltung

• Mehrgroßensysteme und digitale Regelung


Der Arbeitsaufwand berechnet sich wie folgt: 20 Stunden Pflichtteilnahme an festgelegtenTerminen. Fur die Bearbeitung des Seminarthemas sind 50 Stunden erforderlich. 20 Stundensind fur die Vorbereitung der Prasentation und Ausarbeitung des Berichtes vorgesehen.


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2.25 143001: Master-Seminar Prozessautomatisierung

Nummer: 143001Lehrform: SeminarMedienform: Folien

TafelanschriebVerantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Jan LunzeDozenten: Prof. Dr.-Ing. Jan Lunze

M. Sc. Christian WolfelSprache: DeutschSWS: 3Leistungspunkte: 3Angeboten im:

Ziele: Die Studierenden haben Kenntnisse zur wissenschaftlichen Behandlung eines gegebe-nen Themas durch Literaturstudium, Vorbereitung und Durchfuhrung einer Prasentation mitanschließender Diskussion, sowie zur Ausarbeitung eines schriftlichen Berichts.

Inhalt: Im Seminar werden Themen behandelt, die im Rahmen des StudienschwerpunktesAutomatisierungstechnik von Interesse sind. Es werden sowohl softwaretechnische Anwendun-gen, als auch Versuchsanlagen des Lehrstuhls thematisiert. Der industrielle Einsatz der Auto-matisierungstechnik ist ein weiteres relevantes Themengebiet. In den Seminarthemen werdenfolgende Gebiete behandelt:

• Prozessmesstechnik

• Prozessmodellbildung

• Diagnose technischer Systeme

• Steuerungstechnik

• CAD-Systeme fur die Automatisierungstechnik




• Systemdynamik und Reglerentwurf


Der Arbeitsaufwand berechnet sich wie folgt: 20 Stunden sind Pflichtteilnahme an festgeleg-ten Terminen. Fur die Bearbeitung des Seminarthemas sind 50 Stunden erforderlich. 20 Stundensind fur die Vorbereitung der Prasentation und Ausarbeitung des Berichtes vorgesehen.


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2.26 140003: Master-Startup ETIT

Nummer: 140003Lehrform: BeliebigVerantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Thomas MuschDozenten: Dr.-Ing. Christoph Baer

M. Sc. Birk HattenhorstSprache: DeutschSWS: 2Leistungspunkte: 1Gruppengroße: maximal 70Angeboten im: Wintersemester und Sommersemester

Ziele: Die Studierenden haben eine Erleichterung des Einstiegs in das Studium; die Studie-renden sind untereinander vernetzt und haben Einsicht in Berufsbilder, Karrieremoglichkeitenetc.

Inhalt: Programm WiSe20/2128.10.20 Einfuhrung04.11.20 RUB Wie geht das?11.11.20 Vorstellung VDE/ Electronic Workshop18.11.20 Lehrstuhlfuhrung25.11.20 Vorstellung IEEE SIGHT2.12.20 Vorstellung Fachschaftsrat ETIT / RUB Motorsport09.12.20 Bergbaumuseum (vorbehaltlich)16.12.20 Weihnachtsmarkt (vorbehaltlich)13.01.21 Vorstellung Schreibmaschine20.01.21 Vom Master zur Promotion27.01.21 Ehemaligen Talk03.02.21 Dos and don’ts in mundlichen PrufungenMoodle Kurs: “Master Start UP ETIT” https://moodle.ruhr-uni-bochum.de/m/

course/view.php?id=1495

Passwort: RUBETIT


Der Arbeitsaufwand ergibt sich aus der Prasenzzeit bei den einzelnen Veranstaltungstermi-nen.


Voraussetzungen fur die Vergabe von Kreditpunkten: Teilnahme an 10 von 12 Termi-nen

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https://moodle.ruhr-uni-bochum.de/m/course/view.php?id=1495

https://moodle.ruhr-uni-bochum.de/m/course/view.php?id=1495


2.27 144101: Masterarbeit ETIT

Nummer: 144101Lehrform: MasterarbeitVerantwortlicher: Studiendekan ETITDozent: Hochschullehrer der Fakultat ET/ITSprache: DeutschLeistungspunkte: 30Angeboten im: Wintersemester und Sommersemester

Ziele: Die Teilnehmer sind mit Arbeitsmethoden der wissenschafltichen Forschung und derProjektorganisation vertraut. Ihre fortgeschrittenen Kenntisse und Arbeitsergebnisse konnensie verstandlich prasentieren.

Inhalt: Weitgehend eigenstandige Losung einer wissenschaftlichen Aufgabe unter Anleitung.Prasentation der eigenen Ergebnisse der Masterarbeit.

Voraussetzungen: siehe Prufungsordnung

Empfohlene Vorkenntnisse: Vorkenntnisse entsprechend dem gewahlten Thema erforder-lich


6 Monate Vollzeittatigkeit

Prufungsform: Abschlussarbeit, studienbegleitend

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2.28 141400: Mechatronische Antriebssysteme

Nummer: 141400Lehrform: Vorlesungen und UbungenMedienform: rechnerbasierte PrasentationVerantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Constantinos SourkounisDozenten: Dr.-Ing. Matthias Kruger

M. Sc. Florian BendratProf. Dr.-Ing. Constantinos Sourkounis

Sprache: DeutschSWS: 4Leistungspunkte: 5Gruppengroße: ca. 25 StudierendeAngeboten im: Sommersemester

Ziele: Die Studierenden beherrschen Methoden der Systembeschreibung und Ord-nungsreduktion und konnen auf dieser Basis komplexe mechatronische Systeme in ap-plikationsspezifischem Detailgrad modellieren. Konkret kennen Sie Modelle fur eineVielzahl elementarer Einheiten elektro-mechanischer Systeme, beispielsweise Getriebe,drehelastische Kupplungen, leistungselektronische Stellglieder, elektrische Maschinen und Sen-soren. Die Studierenden kombinieren und adaptieren diese Modelle und nutzen diese zurAnalyse und Optimierung des Systemverhaltens sowohl in stationaren Betriebszustandenals auch bei dynamischen Zustandsanderungen. Sie sind in der Lage, im interdisziplinaren Um-feld von elektrischer Antriebstechnik, Steuerungs- und Regelungstechnik sowie Maschinenbausicher mit Experten und Anwendern zu kommunizieren und gezielt Losungen fur herausfor-dernde Aufgabenstellungen zu erarbeiten und zu bewerten. Dazu gehort auch die aktiveDampfung von Torsionsschwingungen in Antriebsstrangen von z.B. Windenergiekonver-tern oder Elektrofahrzeugen.

Inhalt: In der Vorlesung ’Mechatronische Antriebssysteme’ werden zunachst die Methodender Systembeschreibung vermittelt. Danach wird detailliert auf die Ubertragungsfunktionen vonelementaren Systemeinheiten (Getriebe, drehelastische Kupplung, leistungselektronische Stell-glieder, Sensoren, mechanisch-elektrische Energiewandler, elektrische Antriebsmotoren), auf dieDiskretisierung der Systemstruktur und die Modellbildung mit besonderem Augenmerk auf dasstationarem und dynamische Verhalten eingegangen. Um diese komplexen Systeme mathema-tisch modellieren zu konnen ist eine Ordnungsreduktion erforderlich, wofur in der VorlesungVerfahren vorgestellt werden. Im Rahmen der theoretischen und experimentellen Systemanalysewerden abschließend komplette Antriebssysteme mit den zugehorigen Regelungen (Drehzahl-und Drehmomentregelung sowie aktive Torsionsschwingungsdampfung) modelliert und ausge-legt.


Empfohlene Vorkenntnisse: Physik, Leistungselektronik, Regelungstechnik


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2.29 148231: Mobile mechatronische Antriebssysteme


TafelanschriebVerantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Constantinos SourkounisDozent: Prof. Dr.-Ing. Constantinos SourkounisSprache: DeutschSWS: 4Leistungspunkte: 5Angeboten im:

Ziele: Die Studierenden haben die Fahigkeit erlangt, Fragestellungen der elektrisch-mechanischen Energieumwandlung in mobilen Systemen ganzheitlich zu analysieren. Dabei bil-den Systeme zum Zweck der Fortbeweung einen wesentlilchen Schwerpunkt. Die Studierendenbeherrschen eine systemorientierte und interdisziplinare Betrachtungsweise.

Inhalt: In der Vorlesung ’Mobile mechatronische Antriebssysteme’ werden zunachst die Me-thoden der Systembeschreibung vermittelt. Danach wird detailliert auf das Betriebsverhaltenvon elementaren Systemeinheiten (Getriebe, drehelastische Kupplung, leistungselektronischeStellglieder, Sensoren, mechanisch-elektrische Energiewandler), auf die Diskretisierung der Sys-temstruktur und die Modellbildung mit besonderem Augenmerk auf stationares und dyna-misches Verhalten eingegangen. Um diese komplexen Systeme mathematisch modellieren zukonnen ist eine Ordnungsreduktion erforderlich, wofur in der Vorlesung Verfahren vorgestelltwerden. Im Rahmen der theoretischen und experimentellen Systemanalyse werden abschließendkomplette Antriebssysteme mit den zugehorigen Regelungen (Drehzahl- und Drehmomentre-gelung sowie aktive Torsionsschwingungsdampfung) modelliert und ausgelegt. Daruber hinauswird besonderer Augenmerk auf die Betriebsbedingungen, die aus dem mobilen Einsatz resul-tieren, gelegt.


Empfohlene Vorkenntnisse: Inhalte der Vorlesungen Grundlagen der Energietechnik, Elek-trische Antriebe, Systemdynamik und Reglerentwurf




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2.30 141105: Nichttechnische Veranstaltungen

Nummer: 141105Lehrform: BeliebigVerantwortlicher: DekanDozent: Dozenten der RUBSprache: DeutschAngeboten im: Wintersemester und Sommersemester


Inhalt: Neben den in der Studiengangsubersicht angegebenen Lehrveranstaltungen konnendie Studierenden aus dem Angebot der Ruhr-Universitat weitere Veranstaltungen auswahlen.Es muss sich dabei um nichttechnische Facher handeln. Ausgenommen sind somit die Facherder Ingenieurwissenschaften sowie der Physik und Mathematik. Moglich Inhalte sind dagegenSprachen, BWL, Jura, Chemie etc.

Beispielsweise gibt es verschiedene spezielle Englischkurse: Es wird ein Kurs TechnischesEnglisch fur Bachelorstudierende der Fakultat angeboten. Außerdem wird ein weiterfuhrenderEnglischkurs Projects and management in technical contexts fur Masterstudierende angeboten.Schließlich richtet sich der allgemeine Kurs Engineer your careers an Bachelor- und Masterstu-dierende.

Aus anderen Bereichen gibt es folgende Kurse:

Der Ingenieur als Manager

Methods and Instruments of Technology Management

Projektmanagemant fur Ingenieure

Im Zusammenhang mit dem Thema “Existenzgrundung” gibt es folgenden Kurs:

Coaching fur Existenzgrunder

Unsicherheitserfahrung und Bewaltigungsstrategien im unternehmerischen Kontext– Simulationsbasierte Lernansatze

Bei der Auswahl kann außerdem das Vorlesungsverzeichnis der Ruhr-Universitat verwendetwerden, eine Beispiele sind:

0em

BWL: https://www.wiwi.ruhr-uni-bochum.de/zfoeb

Sprachen: http://www.ruhr-uni-bochum.de/zfa/

Recht: https://zrsweb.zrs.rub.de/institut/qzr/

Schreibzentrum: https://www.zfw.rub.de/sz/ (z.B. Vorbereitung auf die Ab-schlussarbeit )

Bitte beachten Sie, dass die Vorlesungen “BWL fur Ingenieure” und “BWL fur Nichtoko-nomen” identischen Inhalt haben und deshalb nur eine von beiden Veranstaltungen anerkanntwerden kann. Gleiches gilt fur die Veranstaltungen “Kostenrechnung” und “Einfuhrung in dasRechnungswesen/Controlling”.

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https://www.ei.rub.de/studium/lehrveranstaltungen/735/




https://www.ei.ruhr-uni-bochum.de/studium/lehrveranstaltungen/912/

http://www.wiwi.ruhr-uni-bochum.de/zfoeb/lehre/coaching/index.html.de

http://www.apf.rub.de/aup/forschung/projekte/instudies0417-0920.html.de

http://www.apf.rub.de/aup/forschung/projekte/instudies0417-0920.html.de

https://www.wiwi.ruhr-uni-bochum.de/zfoeb

http://www.ruhr-uni-bochum.de/zfa/

https://zrsweb.zrs.rub.de/institut/qzr/

https://www.zfw.rub.de/sz/

http://www.sz.ruhr-uni-bochum.de/angebote/studierende/seminare/abschluss_nw.html

http://www.sz.ruhr-uni-bochum.de/angebote/studierende/seminare/abschluss_nw.html


Voraussetzungen: entsprechend den Angaben zu der gewahlten Veranstaltungen

Empfohlene Vorkenntnisse: entsprechend den Angaben zu der gewahlten Veranstaltungen


Beschreibung der Prufungsleistung: Die Prufung kann entsprechend der gewahlten Ver-anstaltungen variieren.

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2.31 141403: Regenerative elektrische Energietechnik

Nummer: 141403Lehrform: Vorlesungen und UbungenMedienform: rechnerbasierte PrasentationVerantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Constantinos SourkounisDozenten: Prof. Dr.-Ing. Constantinos Sourkounis

M. Sc. Vile KipkeM. Sc. Benedikt Spichartz

Sprache: DeutschSWS: 4Leistungspunkte: 5Gruppengroße: ca. 20 StudierendeAngeboten im: Wintersemester

Ziele: Die Studierenden beurteilen das Potential der verschiedenen regenerativen Ener-giequellen standortabhangig sicher und erstellen eine nutzungsspezifische Beschreibung.Sie kennen die verfugbaren Technologien zur Nutzung regenerativer Energiequellen und kon-zipieren Energieversorgungssysteme auf der Basis von regenerativen Energiequellen. Sielegen solche Systeme aus und konnen deren Realisierung leiten. Sie beherrschen die Beurteilungexistierender Energieversorgungssysteme und erarbeiten deren gezielte Weiterentwicklungund Optimierung. Sie kommunizieren sicher mit Experten und Anwendern und beziehen dieerlangten Informationen in ihre Arbeit ein. Sie besitzen die wissenschaftliche Qualifikation,um im Bereich der Weiterentwicklung regenerativer Energienutzung in Industrie und Forschungtatig zu sein.

Inhalt: In der Vorlesung ’Regenerative elektrische Energietechnik’ werden die verfugbarenregenerativen Energietrager Sonne, Wind, geothermischer Warme und Biomasse detailliert be-schrieben. Die nutzbaren Potentiale sowie deren Standort-, Tages- und Jahreszeitabhangigkeitwerden vorgestellt. Technologien zur gezielten Umwandlung regenerativer Energie in nutzbareEnergieformen werden erlautert und sowohl bezuglich des stationaren als auch des dynami-schen Betriebsverhaltens dargestellt. Besonderes Augenmerk liegt auf der nutzungsgerechtenBeschreibung der Energiequellen und der Auswahl der fur die jeweilige Energieform sinnvolls-ten Energieumwandlungskette.


Empfohlene Vorkenntnisse: Physik, Leistungselektronik, Regelungstechnik



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2.32 141007: Systemdynamik und Reglerentwurf


MoodleTafelanschrieb

Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Jan LunzeDozenten: Prof. Dr.-Ing. Jan Lunze

M. Sc. Christian WolfelSprache: DeutschSWS: 4Leistungspunkte: 5Gruppengroße: 40Angeboten im: Wintersemester

Ziele: Die Studierenden haben fachspezifische Kenntnisse der Regelungstechnik zur Modell-bildung, Analyse und Entwurf von Reglern, Grundkenntnisse fur den Umgang mit dem Pro-grammsystem MATLAB.

Inhalt: Verhalten linearer kontinuierlicher Systeme und Entwurf einschleifiger Regelungen,Methoden zur Modellbildung im Zeitbereich und im Frequenzbereich, zur Analyse des Verhal-tens linearer Systeme, zur Stabilitatsanalyse ruckgekoppelter Systeme und zum Reglerentwurf.Einfuhrung in das Programmpaket MATLAB fur rechnergestutzte Analyse und Entwurf.




• Automatisierungstechnik




Voraussetzungen fur die Vergabe von Kreditpunkten: Erfolgreiches Bestehen der Mo-dulklausur

Literatur:

[1] Lunze, Jan ”Regelungstechnik 1: Systemtheoretische Grundlagen, Analyseund Entwurf einschleifiger Regelungen - 12. Auflage”, Springer Verlag, 2020

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Masterstudiengang Elektrotechnik und Informations- technik · Inhalt: Das Modul behandelt das...

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