Topics for Bachelor and Master Thesis Projects

You can pursue your Bachelor and/or Masther thesis project in the areas of Control Systems and Network Control Technology at our group. We appreciate your interest and can offer you the following current topics:

Versuchsstand: Kaskadenregelung (B.Sc.)
InhalteVerantw.
Für das Labor Regelungstechnik ist ein Beispielversuch zur Analyse und Synthese einer Kaskadenregelung zu entwickeln.

Zunächst ist zu praktischen Anwendungen, dem typischen Verhalten und den Vorteilen von kaskadierten Regelkreisen zu recherchieren. Anhand der Ergebnisse ist aus den im Labor vorhandenen Modell- und realen Regelstrecken ein geeigneter Prozess zusammenzustellen bzw. zu wählen.

Für diesen Prozess soll eine Kaskadenregelung entworfen und getestet werden. Dazu sind geeignete Verfahren zur Prozessanalyse und Modellierung anzuwenden. Für Simulationszwecke steht eine Matlab/Simulink-Umgebung zur Verfügung. Die Ergebnisse sind am realen Versuchsstand zu überprüfen.

Zur Regelung sind notwendige Reglertypen auszuwählen und mit einem geeigneten Verfahren zu parametrieren. Vor dem Test am realen Versuchsstand ist das Regelkreisverhalten durch eine Simulation zu überprüfen. Als Regler können sowohl Software-, Modell- als auch reale industrielle Regler verwendet werden.

Nach erfolgreichem Test sind die einzelnen Schritte und Ergebnisse nachvollziehbar zu dokumentieren. Hinweise zur Einbindung in die Lehre und Vorschläge für Variationen der Versuchsdurchführung sollen gegeben werden.

Angebot: Arbeitsplatz und Betreuung am Fachgebiet, Hard- und Software bereits vorhanden, Arbeitsaufwand kann über ein Semester gestreckt werden.
Dr.-Ing. Uwe Rau
Versuchsstand: Regelung technischer Strecken (Durchfluss, Füllstand, Luftstrom) (B.Sc.)
InhalteVerantw.
Für das Labor Regelungstechnik ist ein Beispielversuch zur Analyse und Synthese der Regelung einer realen technischen Regelstrecke zu entwickeln.

Zunächst ist zu praktischen Anwendungen und dem typischen Verhalten der Regelstrecke zu recherchieren. Anhand der Ergebnisse ist aus den im Labor vorhandenen technischen Möglichkeiten ein geeigneter Prozess zusammenzustellen.

Für diesen Prozess soll eine Regelung entworfen und getestet werden. Dazu sind geeignete Verfahren zur Prozessanalyse und Modellierung anzuwenden. Für Simulationszwecke steht eine Matlab/Simulink-Umgebung zur Verfügung. Die Ergebnisse sind am realen Versuchsstand zu überprüfen.

Zur Regelung sind notwendige Reglertypen auszuwählen und mit einem geeigneten Verfahren zu parametrieren. Vor dem Test am realen Versuchsstand ist das Regelkreisverhalten durch eine Simulation zu überprüfen. Als Regler können sowohl Software-, Modell- als auch industrielle Regler verwendet werden.

Nach erfolgreichem Test sind die einzelnen Schritte und Ergebnisse nachvollziehbar zu dokumentieren. Hinweise zur Einbindung in die Lehre und Vorschläge für Variationen der Versuchsdurchführung sollen gegeben werden.

Angebot: Arbeitsplatz und Betreuung am Fachgebiet, Hard- und Software bereits vorhanden,
Arbeitsaufwand kann über ein Semester gestreckt werden.
Dr.-Ing. Uwe Rau
Entwicklung eines Beispielprozesses zur Demonstration typischer netzleittechnischer Funktionen und Operationen (M.Sc.)
InhalteVerantw.
Recherche zu typischen Prozessen der Energieversorgung/-übertragung mit notwendigen leittechnischen Funktionen, Auswahl oder Bestimmung eines geeigneten kleintechnischen Prozesses mit typischen regelungstechnischen Anforderungen. Entwicklung eines Projektes auf dem vorhandenen Leitsystem des Fachgebietes (ABB Freelance).

Simulation des ausgewählten Prozesses auf der Prozessstation mit Schnittstellen für Automatisierungsfunktionen, insbesondere von Regelungsfunktionen, Programmierung mit Funktionsbausteinsprache.

Visualisierung des Prozesses auf der Leitstation durch mehrere typische Prozessbilder, Nutzung der Grafiktools des vorhandenen Leitsystems, Beachtung der Bildhierarchie.

Demonstration einfacher Zugriffe von Automatisierungs- und Visualisierungsfunktionen (Messen und Stellen)

Dokumentation des Projektes insbesondere der integrierten und selbst entwickelten Simulationsbausteine inklusive der Schnittstellen für mögliche Steuer- und Regelfunktionen.

Angebot: Arbeitsplatz und Betreuung am Fachgebiet, Hard- und Software bereits vorhanden, Arbeitsaufwand kann über ein Semester gestreckt werden. (Hinweis: Dieses Thema wird bereits bearbeitet.)
Dr.-Ing. Uwe Rau
Observer design for a DC converter connected to a microgrid (M.Sc.)
ContentDesp.
Based on the assumption that not all the states of a DC power converter connected to a microgrid can be measured, it becomes necessary to design a state observer. The observer’s goal is to estimate the system’s inaccessible states based on the system dynamics and output. This estimation is then utilized in the feedback control law for achieving voltage regulation.M.Sc. Ismael Jaramillo-Cajica
Simulink model of a photovoltaic plant and energy storage system DC microgrid with grid-aware power management strategy (B.Sc.)
ContentDesp.
Due to environmental and political reasons the use of renewable energy sources (RESs) such as photovoltaic (PV) plants and wind turbines has considerably increased in recent years. This type of RES are interfaced with active distribution networks (ADNs) via power electronic converters, which are able to operate under two modes: voltage regulation mode (VRM) or current regulation mode (CRM). One of the inherent properties of RESs is their dependency on the unpredictable weather conditions, which cause fluctuations on the generated power. For this reason, RESs are usually installed together with some sort of energy storage system (ESS) whose main task is to compensate the fluctuations of the RES. In such cases, a power mangement strategy aims at injecting the desired power into the ADN while coordinating the power flows between RES and ESS such that the state of charge (SoC) of the latter remains within allowed limits for avoiding power imbalances or damage of the equipment. In this regard, an alternative found in the literature relies on imposing  a grid-aware operation of the RES, i.e., switch among VRM and CRM of the RES in dependency of the status of the ESS and AND. Recent studies have proposed mathematical models for emulating the fluctuating power generation of PV plans such different types of weather conditions that can be successfully recreated in a realistic fashion. Based on this, this projects considers a DC microgrid (MG) composed of a PV plant, an ESS and a local load that is connected to an infinte bus representing an ADN. The goal of the project is to build the Simulink model of the considered MG such that: i) the power injection of the PV plant follows a time series generated by a suitable mathematical model; ii) the SoC of the ESS depends on the power flows from/to the RES and ADN; iii) the RES power converter model is compatible with a grid-aware operation for implementing a desired power management strategy.M.Sc. Ismael Jaramillo-Cajica
Matlab/Simulink toolbox for RMS simulations of power systems (B.Sc.)
ContentDesp.
The current changes in power networks induced by the energy transition and the introduction of power electronic technologies had made necessary the study of such systems in a dynamical manner. Contrary to standard steady state and power flow analysis, now it is required to simulate the transient behavior of the networks with a particular interest on the response of the different elements’ controllers. One of the limitations in dynamic simulation of power systems is the lack of software tools specialized in both, power systems and automatic control. This is the case of PowerFactory, where the standard tools for power system analysis and simulation are available, but the incorporation of sophisticated control algorithms is rather difficult and obscure. On the other hand, one has Matlab/Simulink, designed to simulate complex control systems, but which lacks tools for simulation of large power networks.The purpose of the thesis is to dote Matlab/Simulink of elements for simulating transmission and distribution networks. These networks are usually simulated by neglecting the transient response of transmission lines and passive elements such as transformers, and only considering dynamical behavior in a time scale of tens of milliseconds or above. The process is usually referred as RMS-simulations. For that, the main tool would be Simscape, where the idea is to implement algebraic models of balanced and unbalanced three-phase impedances, admittances, transformers, ZIP loads, and compatible dynamical models of synchronous generators, induction motors and composite loads.Dr. Juan G. Rueda-Escobedo
Modeling and control of a bidirectional DC-DC converter for battery management (B.Sc.)
ContentDesp.
Nowadays we can find Li-ion batteries not only in a great variety of electronic devices, but also in vehicles, and soon in large scale power systems. This makes the understanding of the devices in charge of handling the charge and discharge of the batteries increasingly relevant. The goal of this work is to investigate the available technologies in bidirectional DC-DC converters for battery managements, and their implementation for dynamical simulation in Matlab/Simulink together with the associated controllers.Dr. Juan G. Rueda-Escobedo
Analysis of the algorithm to control a HV transformer tap changer in an utility scale PV plant (B.Sc. / M.Sc.)
ContentDesp.
The monitoring data of a transformer tap changer, which is controlled by the power plant controller of a PV plant, shall be analyzed in Matlab in order to identify and estimate potential revenue losses. The analysis can be used to implement an improved control algorithm for the tap changer, which is then simulated and validated.Dipl.-Ing. Simo Kauth

The project work and thesis report can be done either in German or English.

For further information please get in touch with the indicated contact person. If you have an own topic proposal, we are happy to discuss this with you.

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