Laboratory for High Power Electronic SystemsOpen OpportunitiesDurch die Verdichtung der Strömung in einem Radialverdichter wird nicht nur deren Druck, sondern auch deren Temperatur gemäss den thermodynamischen Grundlagen erhöht. Die Strömungstemperatur wechselwirkt mit der Impeller-Temperatur, sodass Wärmeflüsse in und aus dem Impeller sich einstellen. Da die oftmals verwendeten Aluminium-Legierungen des Impellers eine starke Temperatur-Abhängigkeit aufweisen, ist eine sorgfältige Analyse zur Festigkeitsbewertung essentiell.
Im Rahmen dieser Arbeit sollen die Wärmeflüsse zwischen Strömung, Radrückraum, Impeller und Rotor mit unterschiedlichen Ansätzen simulativ erfasst und bewertet werden. Die Arbeit startet dabei mit einer Literatur-Recherche und einer Darstellung des Standes der Technik. Am Beispiel einer Radialverdichterstufe soll anschliessend sowohl auf Basis von einfachen 0D/1D Modellen wie auch Strömungssimulationen mit Ansys CFX die thermische Situation analysiert werden. Die Ergebnisse sind anschliessend zu dokumentieren. Die Arbeit wird bei der ETH Spin-Off Firma CELEROTON in Volketswil durchgeführt. - Electrical Engineering
- Master Thesis
| Radialverdichter haben ihre Hauptaufgabe in der kontinuierlichen Erhöhung des Drucks einer Strömung. Dies erfolgt in dem schnell rotierenden Impeller, dem Diffusor und der Volute durch aerodynamische Prinzipien. Die Volute hat dabei einerseits die Aufgabe die Strömung in Umfangsrichtung zu sammeln, andererseits aber auch im Fall eines Defekts des Impellers das Containment sicherzustellen. Im Rahmen dieser Arbeit soll ein basierender Ansatz zur instationären Abschätzung der auftretenden Kräfte verbessert werden. Hierzu ist zum Start eine Literatur-Recherche zur Evaluation des Standes der Technik auszuführen. Mit den gewonnenen Erkenntnissen soll eine Standard-Struktur für Containment-Simulationen erarbeitet und an den essentiellen Stellen (z.B. bzgl. der Materialdaten, des Simulationsumfangs, von Modellierungsansätzen der Verbindung Spiralgehäuse zu Gehäuse, ...) verbessert werden. Die Ergebnisse sollen zu externen Rechnungen verglichen werden. Eine abschliessende Dokumentation der Ergebnisse rundet die Arbeit ab. Die Arbeit wird bei der ETH Spin-Off Firma CELEROTON in Volketswil durchgeführt. - Electrical Engineering
- Master Thesis
| A current development at Celeroton AG is a 5kW, 48V-input DC/AC Converter to drive low-voltage turbo-compressor systems. However, by lack of detailed simulation models and their validation in hardware, the testing of such systems is not supported by simulated results that confirm proper operation, which makes commissioning difficult. Furthermore, such simulation models would be of great benefit in case of system redesign or designing new systems with similar specifications.
This work aims the implementation of a detailed simulation model of the existing turbo-compressor driver using Gecko Circuits or a similar simulation software. This includes understanding the schematics of the designed system, modeling each component that affects operation (including parasitics) and validating results by means of hardware measurements. Learning includes power-electronic topologies, circuit-simulation and PCB-design tools as well as lab work and proper measurement procedures. - Electrical Engineering
- Semester Project
| Moderne Brennstoffzellenfahrzeuge benötigen eine Druckluftversorgung, welche vorteilhaft mit Hilfe eines Turbokompressors realisiert wird. Der zugehörige Umrichter muss neben den funktionalen Spezifikationen eine geringe Baugrösse aufweisen und herausfordernden Kostenzielen gerecht werden. Insbesondere die Filterkomponenten am Systemeingang und am Motorausgang tragen massgeblich zum benötigten Bauraum, sowie zu den Material- und Herstellkosten bei. Alternative Modulationsverfahren erlauben eine optimale Ausnutzung der Halbleiter- und Filterkomponenten, womit oben genannte Ziele erreicht werden können.
Zu Beginn dieser Masterarbeit soll daher ein Vergleich möglicher Modulationsverfahren durchgeführt werden. Auf einem existierenden Hardware-Prototyp soll zunächst eine Standardansteuerung (PWM) in Betrieb genommen werden. Basierend auf den theoretischen Resultaten soll ein optimiertes Verfahren ausgewählt und auf dem Hardware-Prototypen implementiert werden. Im letzten Teil der Arbeit sollen die Berechnungen mit Messungen am Prototyp verifiziert werden.
Die Arbeit wird bei der ETH Spin-Off Firma CELEROTON in Volketswil durchgeführt. - Electrical Engineering
- Master Thesis
| Moderne Brennstoffzellenfahrzeuge benötigen eine Druckluftversorgung, welche vorteilhaft mit Hilfe eines Turbokompressors realisiert wird. Bisher wurden für den Antrieb des Kompressors Permanentmagnet erregte Synchronmaschinen (PMSM) eingesetzt. Bei den erforderlichen Drehzahlen sind die Permanentmagnete jedoch grossen mechanischen Belastungen ausgesetzt, was die Robustheit einer solchen Maschine beeinträchtigen kann. Daher soll im Rahmen dieser Arbeit der Einsatz von Maschinen untersucht werden, welche ohne Permanentmagnete auf dem Rotor auskommen, jedoch von punkto Wirkungsgrad und Leistungsfaktor mit der PMSM mithalten können.
Die Arbeit beinhaltet die elektromagnetische Auslegung der Maschine mittel analytischen Mitteln und Finite Element Methode, thermische Berechnungen, sowie die Konstruktion der Maschine im CAD. Des Weiteren soll ein Prototyp aufgebaut werden um schlussendlich die Berechnungen am Prototyp zu verifizieren.
Die Arbeit wird bei der ETH Spin-Off Firma CELEROTON in Volketswil durchgeführt. - Electrical Engineering
- Master Thesis
| Moderne Brennstoffzellenfahrzeuge benötigen eine Druckluftversorgung, welche vorteilhaft mit Hilfe eines Turbokompressors realisiert wird. Der zugehörige Umrichter muss neben den funktionalen Spezifikationen eine geringe Baugrösse aufweisen und herausfordernden Kostenzielen gerecht werden. Insbesondere die Filterkomponenten am Systemeingang und am Motorausgang tragen massgeblich zum benötigten Bauraum, sowie zu den Material- und Herstellkosten bei. In einer Masterarbeit wurde ein Prototypumrichter ausgelegt, entworfen und aufgebaut. Aus zeitlichen Gründen wurde die Inbetriebnahme nur rudimentär durchgeführt.
In einem ersten Schritt soll ein automatisierter Schaltverlustmessaufbau mit dem Prototypumrichter aufgebaut und in Betrieb genommen werden. Mit Hilfe von Schaltverlustmessungen soll die Hardwareauslegung der Gatetreiber für verschiedene potentielle Halbleiter experimentell optimiert werden. In einem zweiten Schritt soll ein Volllast-Messaufbau in Betrieb genommen werden und anhand von thermischen Messungen die möglichen Parametrisierungen (e.g. verwendete Schaltfrequenz) optimiert werden.
Die Arbeit wird bei der ETH Spin-Off Firma CELEROTON in Volketswil durchgeführt. - Electrical Engineering
- Semester Project
| An der ETH wurden Antriebssysteme für Weltrekorddrehzahlen von 500‘000 bis 1 Million U/min erforscht. Durch einen Forschungspartner aus der Industrie werden diese nun in Anwendungen umgesetzt.
Bei hochdrehenden Rotoren ist häufig eine Überwachung der Rotor-Auslenkungen erforderlich. Mit einer Messung der Rotor-Auslenkung kann beispielsweise die Funktionstauglichkeit des Rotors oder des Lagersystems beurteilt werden. Bei gasgelagerten Rotoren muss die Rotorauslenkung im µm-Bereich gemessen werden können. Die Messung der Position geschieht vielfach durch eine Wirbelstrom-Sensorik.
In dieser Arbeit soll ein hochpräziser Kalibrieraufbau für eine solche bestehende Wirbelstrom-Sensorik entwickelt, gebaut und validiert werden. Die Arbeit wird bei der ETH Spin-Off Firma CELEROTON in Volketswil durchgeführt. - Electrical Engineering
- Semester Project
| Moderne Brennstoffzellenfahrzeuge benötigen eine Druckluftversorgung, welche vorteilhaft mit Hilfe eines Turbokompressors realisiert wird. Der zugehörige Umrichter muss neben den funktionalen Spezifikationen eine geringe Baugrösse aufweisen und herausfordernden Kostenzielen gerecht werden.
Insbesondere das passive EMV-Eingangsfilter bestehend aus Induktivitäten und Kapazitäten trägt massgeblich zum benötigten Bauraum sowie zu den Materialkosten bei. Im Vergleich dazu sollen aktive EMV-Filter basierend auf neuartigen Filter-ICs eine Reduktion der Induktivitätsgrössen um bis zu 80% ermöglichen.
In dieser Studienarbeit soll deshalb ein aktives EMV-Filter realisiert und dessen Filterdämpfung sowie Baugrösse mit einem standardmässigen EMV-Filter messtechnisch an einem bestehenden Umrichter verglichen werden.
Die Arbeit wird bei der ETH Spin-Off Firma CELEROTON in Volketswil durchgeführt. - Electrical Engineering
- Master Thesis, Semester Project
| Das Ziel der Arbeit ist den bestehenden Prototyp zu optimieren um eine genaue und reproduzierbare Messung der Unwucht sicherzustellen. Das System ist modular und soll für unterschiedliche Durchmesser und Drehzahlen funktionieren. Die Arbeit wird bei der ETH Spin-Off Firma CELEROTON in Volketswil durchgeführt. - Electrical Engineering
- Master Thesis, Semester Project
| Neben der offensichtlichen technischen Performance von Turbokompressor-Systemen wie Massenstrom und Druck sind sekundäre Kriterien wie das akustische Verhalten mittlerweile wichtige Selektionskriterien für einen Kunden. Im Rahmen dieser Arbeit soll untersucht werden, was massgeblich Lärm in einem elektrisch angetriebenen Turbokompressor-System verursacht und wie dies allenfalls beim Design vermindert oder durch den Einsatz geeigneter Massnahmen beim Einbau/Betrieb reduziert werden kann. Die Arbeit startet mit einer Literatur-Recherche zum Stand der Technik, gefolgt von einer Analyse der Lärmquellen im Kompressor. Der Fokus soll auf dem aerodynamischen und elektromotorischen Teil der Maschine liegen. Die numerisch ermittelten Ergebnisse sollen anhand eines im Rahmen dieser Arbeit zu definierenden Messsetups experimentell verifiziert werden. Basierend auf den Erkenntnissen sind Minderungsmassnahmen vorzuschlagen. Ob diese einen aerodynamischen oder elektromotorischen Fokus besitzen, soll im Rahmen der Arbeit evaluiert werden. Die Arbeit wird bei der ETH Spin-Off Firma CELEROTON in Volketswil durchgeführt. - Electrical Engineering
- Master Thesis
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