Prof. Dr.-Ing. Matthias Förster

Die Leistungselektronik ist ein Teilgebiet der Elektrotechnik und geht aus der Starkstromtechnik und Elektronik hervor. Es ist die Digitaltechnik, die elektrische Energie sowie Energiewandlungsprozesse steuert und regelt. Somit stellt die Leistungselektronik eine wichtige Verbindung zwischen der Informations- und Automatisierungstechnik dar. Die Leistungselektronik ist sehr vielseitig einsetzbar und ein wichtiger Bestandteil der elektrischen Antriebstechnik.

Aktoren sind die Bindeglieder zwischen elektrischen Steuerungen und mechanischen Bewegungen. Mittels Aktoren können unter anderem Energieströme beeinflusst werden. Es gibt verschiedene Varianten der elektrischen Kraft- bzw. Bewegungserzeugung. Beide Richtungen der Energieumwandlung werden hier betrachtet: elektrische Signale rufen mechanische Bewegungen hervor und umgekehrt. Die Lehrveranstaltung behandelt hauptsächlich die elektromagnetischen und piezoelektrischen Aktoren in verschiedensten Ausführungen.

Diese Lehrveranstaltung beschäftigt sich mit der Ansteuerung und Regelung einer Asynchronmaschine mit Frequenzumrichter sowie einer Gleichstrommaschine mit Stromrichter. Hierbei wird die Inbetriebnahme des gesamten Antriebes kennengelernt und durchgeführt. Es werden Leistungs- und EMV-Messungen an der Netzseite, an der Leistungselektronik, als auch an den Motoren vorgenommen und der gesamte Leistungsfluss untersucht.

Diese Lehrveranstaltung behandelt die Grundlagen der elektrischen Maschinen, die Antriebsmechanik und Antriebsauslegung. Es wird der Aufbau, die Funktionsweise und mathematische Beschreibung der Gleichstrom-, Asynchron- und Synchronmaschinen betrachtet. Des Weiteren werden die leistungselektronischen Stellglieder und deren Ansteuermöglichkeiten vorgestellt und zum Schluss erfolgt die Einführung in die Regelung der elektrischen Maschinen.

Die Lehrveranstaltung beschäftigt sich mit der Modellbildung, Berechnung und Simulation von elektromechanischen Systemen. Dabei soll die mathematische Beschreibung auf verschiedene Art und Weisen (z.B. Netzwerke von Zweipolen und Koppelvierpolen, Übertragungsfunktionen, Zustandsgrößen) erfolgen. Die Analogiebeziehungen zwischen elektrischen und mechanischen Netzwerken werden betrachtet sowie elektromechanische Systeme mit elektromagnetisch oder piezoelektrische Bewegungserzeugung behandelt.

Diese Lehrveranstaltung beschäftigt sich mit der Regelung von Servomotoren. Ein Servomotor wird in seiner Lage und Drehzahl sowie dem Drehmoment bzw. der Kraft geregelt. Verschiedene elektrische Maschinen können als Servomotor verwendet werden. Speziell wird die feldorientierte Regelung von Drehfeldmaschinen behandelt, als auch die Auslegung der einzelnen Regelkreise betrachtet. Zusätzlich soll hierbei das Wissen in Bezug auf die Antriebsmechanik und Antriebsauslegung vertieft werden.

Diese Lehrveranstaltung betrachtet den Bereich der Wechselstromtechnik. Sie beinhaltet die Berechnung von Kennwerten und verschiedene Darstellungen (z.B. Zeiger) von Wechselgrößen. Es erfolgt die Betrachtung von Netzwerken mit komplexen Widerständen und Leitwerten sowie Netzwerkanalysen im komplexen Zeigerbereich. Die Berechnung der Leistung von Wechselgrößen, als auch das Dreiphasensystem werden behandelt. Zum Schluss erfolgt die Beschreibung von Netzwerken im Frequenzbereich (Frequenzgang und Ortskurve) und eine Einführung in die Filterschaltungen.

Das Fachgebiet „Elektrische Antriebe, Aktorik und Leistungselektronik“ beschäftigt sich im Bereich der Forschung vor allem mit der Regelung und Ansteuerung von elektrischen Maschinen und Antrieben.

Forschungsschwerpunkte:

• Regelung von elektrischen Maschinen (z.B. Hybridschrittmotoren)
• neue Regelungskonzepte für elektrische Maschinen und mechatronische Systeme (z.B. Spindel- und Riemenantriebe)
• Parameterbestimmung von elektrischen Maschinen und mechatronischen Systemen (z.B. Trägheitsmomente und Steifigkeiten)
• Tuningverfahren zur Reglereinstellung
• Simulation und mathematische Beschreibung von mechatronischen Systemen
• Ansteuerverfahren für leistungselektronischer Schaltungen