ALBERT

Description: Die Energie Burgenland AG ist ein österreichisches Energiedienstleistungsunternehmen, das mit Firmenbucheintrag im Juli 2012 aus den Traditionsunternehmen BEWAG und BEGAS entstand. Es steht zu 51 % Prozent im Mehrheitseigentum des Landes Burgenland (Burgenländische Landesholding GmbH), 49 % hält die Burgenland Holding AG. Der Hauptsitz ist in Eisenstadt. Die drei Hauptsäulen von Energie Burgenland sind Erzeugung, Netze/Technik und Vertrieb/Service. Die Netz Burgenland Strom GmbH ist eine 100-%-Tochter der Energie Burgenland AG und wurde 2005 gegründet. 19 Umspannwerke, 2.700 Trafostationen und knapp 10.000 km Stromleitungen garantieren, dass rund um die Uhr an die 200.000 Zählpunkte mit Strom versorgt werden. Eine zuverlässige Energieversorgung bildet das Rückgrat unserer Gesellschaft und Wirtschaft und ist Voraussetzungen für Sicherheit, Stabilität und Wachstum. Einerseits muss Strom in ausreichenden Mengen verfügbar sein, andererseits braucht es auch die notwendige Netzinfrastruktur, um elektrische Energie bedarfsgerecht und zuverlässig verteilen zu können. Trotz der ländlichen Versorgungsstruktur mit hohem Anteil volatiler Erzeugung aus regenerativen Quellen verfügt das burgenländische Stromnetz, sowohl im nationalen als auch im internationalen Vergleich, über eine überdurchschnittliche Systemverfügbarkeit.

Description: Die Energiewende bewirkt, dass in Europa bis zum Jahr 2050 die Elektrizitätserzeugung überwiegend aus regenerativen Energiequellen, insbesondere aus Wasserkraft, Windenergie und Photovoltaik, erfolgt. Die regenerativen Energiequellen müssen dann Aufgaben der Netzregelung übernehmen, wie Primär-, Sekundär- und Spannungsregelung. Die für die Frequenzregelung erforderlichen Schwungmassen der Generatoren werden dabei durch den Einsatz von Umrichtern in den Anlagen und durch die Verdrängung der thermischen Kraftwerke abnehmen. Wasserkraftanlagen werden weiterhin einen Anteil von etwa 20 % an der Erzeugung darstellen und damit eine Mindestschwungmasse sicherstellen. Die regenerativen Anlagen müssen wegen der höheren Frequenzgradienten für größere Regelgradienten ausgelegt werden, um das Netz zu stabilisieren.

Description: Die Windenergie stellt eine regenerative Erzeugungstechnologie mit großen Wachstumspotentialen dar. Zur Netzintegration ist ein Ausbau der Hoch- und Höchstspannungsnetze erforderlich. Bisher wurden hierfür die sicherheitsrelevanten Reservekapazitäten der Netze zur Verfügung gestellt. Zukünftig ist ein Ausbau der Netze proportional zur installierten Windleistung erforderlich, da die Netzreserven bereits erschöpft sind. Um eine wirtschaftliche Netzintegration zu ermöglichen, sollten sich die Windenergieanlagen in Richtung von Schwachwindanlagen entwickeln, bei denen die Rotorleistung vergrößert ist, um höhere Vollbetriebsstunden bei geringerer Eispeiseleistung und damit geringerem Netzausbaubedarf zu ermöglichen.

Description: Eines der vorrangigen Ziele der Energiewende in Deutschland ist die Reduzierung von Treibhausgasemissionen (THG) um 80–95 % bis zum Jahr 2050. Gleichzeitig soll der Ausbau erneuerbarer Energien auf 80 % im Strom-Mix erfolgen und stellt damit eine der wesentlichen Komponenten zur Senkung der THG-Emissionen dar. Mit dem Wachstum der Wind- und PV-Erzeugung wachsen auch die Herausforderungen, volatil einspeisende Leistungen zu integrieren und den Netzbetrieb zuverlässig zu gestalten. Mit der Verzögerung beim Netzausbau (aus verschiedenen Gründen wie Umweltverträglichkeit, technische Reife, Akzeptanz etc.) und beim Bau von Stromspeichern fällt bei der notwendigen Flexibilisierung des Versorgungssystems dem Strom- und Wärmeerzeugungssektor eine immer bedeutendere Rolle zu. Es sind noch signifikante technische Potenziale zum Ausgleich fluktuierender Stromproduktion durch die Flexibilisierung von fossil befeuerten, thermischen Kraftwerken vorhanden. Flexible Kraft-Wärme-Kopplung, thermische Energiespeicherung und „Power to Heat“ sind relativ einfache, auch an bestehenden Anlagen realisierbare und somit attraktive Lösungen. Für die Braunkohle, die noch zu 90 % für die Stromerzeugung verwendet wird und für die im Rahmen der Energiewende neue Nutzungsmöglichkeiten gesucht werden, ist die Kohlevergasung verbunden mit SNG- oder Methanolsynthese eine intermodale Lösung, die hohe Potenziale hinsichtlich Versorgungssicherheit, Produkt- und Betriebsflexibilität zeigt. In der dezentralen Versorgung zeigen neben KWK v. a. die PV-Anlagen, kombiniert mit elektrischen und thermischen Speichern, hohe, systemrelevante Flexibilisierungspotentiale. Das Energiesystem der Zukunft ist multimodal und smart. Durch die Verknüpfung von Versorgungssystemen für Elektrizität, Gas, Wasser, Wärme, Kälte und Kraftstoffe sowie die zukünftig mögliche Selbstorganisation mit Hilfe fortschrittlicher Informations- und Kommunikationstechnologien kann eine noch größere fluktuierende Stromproduktion auf Basis erneuerbaren Energien integriert werden.

Description: The limited communication range of HF radio frequency identification (RFID) smart cards does not allow to automatically assess the alighting point of passengers on public transportation. This work considers HF/UHF dual band RFID transponders for electronic ticketing in an information-driven public transportation system. The UHF RFID interface is intended to enable a remote detection of passengers inside a vehicle and thus to assess the alighting point of passengers. A review of the specific operating conditions for the UHF RFID link is given and associated privacy issues are addressed. We introduce a low-complexity approach to safeguard the privacy of passengers. Following a discussion of the architecture of appropriate HF/UHF dual band transponder ICs, the focus is set on questions of the circuit implementation. With regard to the progressing CMOS technology scaling, we can observe potential risks of overvoltage stress for the UHF RFID front-end at high input powers. Two RF voltage limiters that prevent overvoltages are presented. Experimental results of circuit prototypes in a 40 nm CMOS technology demonstrate the functionality of two UHF RFID front-ends that incorporate the RF voltage limiters.

Description: New types of RFID applications require an intelligent connection between real world objects and software services. This also requires a new approach in the creation of software applications. This paper describes a novel Web of Things platform. Our approach uses microservices. Each microservice can be developed independently, thereby enabling faster development cycles, easier integration and maintenance. This account summarizes the current field and presents the architecture for a state-of-the-art Web of Things platform with time awareness support that is based on microservices.

Description: Die Austrian Power Grid AG (APG) ist Österreichs unabhängiger Übertragungsnetzbetreiber und sorgt mit einem Team von 450 Spezialistinnen und Spezialisten und in enger Zusammenarbeit mit den Verteilnetzbetreibern dafür, dass die Republik Österreich rund um die Uhr, 365 Tage im Jahr mit lebensnotwendigem Strom versorgt wird. APG ist eine 100 % Verbund Tochter und ist als ITO ( I ndependent T ransmission System O perator) zertifiziert. Kernaufgabe von APG als Regelzonenführer ist die Sicherstellung des Gleichgewichtes zwischen Erzeugung und Verbrauch – in jedem Augenblick. DER Gradmesser für die Qualität dieses Gleichgewichts und damit für die Versorgungsqualität der Endverbraucher ist die Netzfrequenz. Sie muss immer annähernd 50 Hertz (Hz) betragen. Besteht ein Ungleichgewicht zwischen Erzeugung und Verbrauch, schwankt die Netzfrequenz. Fällt beispielsweise ein großes Kraftwerk aus, ist also plötzlich zu wenig Erzeugung am Stromnetz, sinkt die Frequenz. Umgekehrt steigt die Frequenz über 50 Hz, wenn weniger Strom verbraucht als erzeugt wird. Aufgrund des Zubaus stark schwankender Stromerzeugung aus Wind- und Sonnenkraft muss die APG immer häufiger und mit steigendem Aufwand ausgleichend eingreifen. Darüber hinaus ist APG für Betrieb, Instandhaltung und bedarfsgerechten Ausbau des Übertragungsnetzes in Österreich verantwortlich. Gemeinsam mit den internationalen Partnern entwickelt APG die Plattformen für Strommärkte Europa.

Description: The composition and intensity of ionizing radiation heavily depends on the environment. Ionizing radiation is severe in space, but also terrestrial electronics must consider potential hazards e.g. radiation caused by energetic solar particle events. High energy protons, electrons and ions can lead to malfunction or damage of integrated circuits (IC). In this paper the dominant radiation effects to ICs are presented together with an overview of hardening techniques.

Description: Transient voltage suppressors (TVS) are widely used for electrostatic discharge (ESD) and surge protection of electronic devices. Especially the usage of mobile devices for wireless communications requires extremely high production quantities in the range of multi-billion pieces of TVS per year. This article gives an introduction to the key performance parameters of different TVS technologies with low parasitic capacitance in the picofarad and sub-picofarad range, such as gas discharge tubes (GDT), polymer voltage suppressors (PVS), multi-layer varistors (MLV) and silicon TVS.

Description: In this manuscript the novel methodology of quick and accurate calculation of the rotor and stator currents during a three-phase sudden short-circuit is presented. The proposed approach consists of two parts. First , the detailed finite element model is developed. It accounts for stator core and winding, rotor yoke and winding, damper winding and conductive rotor surface. Second , the revised analytical formulation of the existing approaches to evaluate transient field current behavior during a three-phase sudden short-circuit is presented. Four phenomenological coefficients are introduced for proper representation of the field winding current. The developed methodology is feasible for solid and laminated rotors, with and without damper bars. It is demonstrated that there is good agreement between the results of our theoretical approach and the factory tests.

Description: Um den Systemwirkungsgrad für einen Traktionsantrieb zu ermitteln und zu optimieren, sind detaillierte Berechnungen der Einzelverluste aller Komponenten sowie eine Analyse der Abhängigkeiten nötig. Durch ein optimiertes Zusammenspiel zwischen Traktionsumrichter und Traktionsmotor kann der Energieverbrauch über das Fahrspiel verringert werden. Insbesondere sollen die positiven Effekte einer Flussabsenkung im Teillastbetrieb und die Auswirkung verschiedener Pulsmuster auf den Wirkungsgrad aufgezeigt werden. Die abgeleiteten Zusammenhänge werden durch umfangreiche Prüfungen messtechnisch verifiziert. Durch eine für verschiedene Bereiche des Lastkollektivs abgeleitete optimierte Motoransteuerung kann der Wirkungsgrad im realen Fahrzeugeinsatz deutlich gesteigert werden.

Description: In dieser Arbeit wird eine Methode vorgestellt, die eine Ermittlung der mechanischen Übertragungsfunktionen von Kräften auf den Statorzähnen einer elektrischen Maschine bis hin zu Oberflächenschnellen an relevant abstrahlenden Oberflächen erlaubt. Die vorgestellte Methode ermöglicht es, Antriebsstränge in ihrer Zielanwendung und der realen Einbausituation effizient zu analysieren. Die ermittelten Übertragungsfunktionen werden in ein transientes akustisches Modell für die Simulation allgemeiner elektrischer Antriebsstränge integriert. Das vorgestellte Modell berücksichtigt die Leistungselektronik und ihre maßgeblichen Nichtlinearitäten, die digitale Regelung, die Sensorik, aber auch toleranzbehaftete Geometrien elektrischer Maschinen sowie reale und in der Toleranz abweichende elektromagnetische Materialeigenschaften. Eine Validierung des Modells anhand von Körperschallmessungen wird vorgestellt und der Vorteil einer geschlossenen Zeitbereichssimulation erklärt. Beispielhafte Anwendungsmöglichkeiten des vorgeschlagenen Modells werden diskutiert und das Potential einer Bewertung des akustischen Verhaltens im Auslegungsprozess somit aufgezeigt.

Description: Im Bereich der Automobilindustrie werden einzelne Fahrzeugkomponenten wie der Verbrennungskraftmotor oder Teile des Antriebsstrangs zu deren Prüfung über eine elastische Welle mit einer Belastungsmaschine verbunden. Durch die verhältnismäßig starre Ankopplung an die Belastungsmaschine kommt es meist zu relativ schwach gedämpften Resonanzfrequenzen, die durch oszillierende Belastungen am Prüfling angeregt werden können. Die auftretenden Torsionsschwingungen können Messergebnisse verfälschen oder im schlimmsten Fall zur Zerstörung von Prüfling oder Prüfstand führen. Aus diesem Grund muss in der Auslegung und im Bau von Prüfständen erhöhtes Augenmerk auf die Dämpfung derartiger Schwingungen gelegt werden. Neben mechanischen Schwingungsdämpfern bieten sich gerade im Bereich der Prüfstandstechnik aktive Verfahren zur Schwingungsdämpfung an. Der folgende Beitrag widmet sich der aktiven Schwingungsdämpfung von Torsionsschwingungen in Wellensträngen durch die gezielte Regelung der elektrischen Antriebsmaschine. Im Rahmen dieses Artikels wird ein gängiges Verfahren analysiert sowie eine weitere Methode basierend auf einem Kalman-Filter zur Zustandsschätzung für die Schwingungsdämpfung vorgestellt.

Description: In diesem Artikel werden die Sättigungseigenschaften hoch ausgenutzter permanentmagneterregter Synchronmaschinen aufgezeigt. Die Auswirkungen der Sättigung hinsichtlich der Maschinenkennlinien und Drehmomenteinprägung werden dargelegt. Es werden Verfahren zur Stromregelung vorgestellt, mit denen trotz des starken Sättigungsverhaltens eine hochdynamische Drehmomenteinprägung ermöglicht wird. Für die Parametrierung dieser Regelungen wird auf Flussverkettungskennfelder der Maschinen zurückgegriffen, die aus Kennfeldmessungen im stationären Betrieb gewonnen werden. Spezielle, auf Automobilantriebe ausgelegte Maschinenprüfstände werden vorgestellt, mit denen die benötigten Kennfelder ausgemessen und die entwickelten Regelverfahren validiert werden können.

Description: Due to the trend towards advanced driver assistance functions and fully automated driving, many future automotive systems have to provide fail-operational behaviour, maintaining certain functions for a certain time even in case of certain faults. Such behaviour is well-known in other domains where the availability of certain functions is important due to safety or financial reasons. The ability to tolerate faults and failures in systems, hardware and software therefore becomes increasingly important. Since there are topologies already available to cope with these new requirements, it is the task of the automotive industry to select the ones that fit to its specific constraints. These constraints include a high cost pressure, the scarcity of packaging space, limited resources for software, and requirements of the ISO 26262:2011 (i.e. the functional safety standard in the automotive industry). In order to support the decision on selecting the right software architecture, the strengths and weaknesses of topologies used by other industrial sectors have to be known thoroughly. This paper investigates three typical fault tolerant software architectures by use of a structured analysis technique, and by applying a set of criteria specific for the automotive domain. The intention of this paper is twofold: The primary goal is to gain an understanding related to the properties of the compared architectures. The second goal is to prove that the chosen software architecture comparison method is suitable to compare schematic, high level topologies.

Description: Der steigende Anteil an erneuerbaren Energieträgern führt zu speziellen Herausforderungen am Energiemarkt. Die Einbindung volatiler Erzeuger, wie Wind- oder Sonnenenergie, in das elektrische Netz resultiert in einem nicht vorhersehbaren Anteil an der Stromproduktion. Damit einhergehend entsteht ein großer Bedarf an Energiespeichermöglichkeiten, welche eine Schlüsselaufgabe erfüllen, wenn große Anteile an alternativen Energieträgern ins Stromnetz eingebunden werden.

Description: A laboratory hydraulic setup consisting of a coupled actuating and load cylinder is investigated in order to emulate real world working conditions of heavy equipment such as excavators and loaders. An observer-based control scheme is proposed to regulate the position of the actuating cylinder. It relies on on-line identification of unknown parameter as well as reconstruction and compensation of unknown load forces, such that the performance of the closed position feedback loop is superior compared to classical control strategies. The applied method exploit ideas of variable structure systems in the design of both, the observer and the parameter identification scheme.

Description: We present a sliding-mode-based control design for a telescopic link of a mobile-hydraulic forestry crane under bounded modeling uncertainties and external disturbances. Mobile hydraulic systems are typically subject to strong perturbation conditions and the design of resilient control solutions is an important challenge. Furthermore, nonlinear phenomena primarily, characterized by easily excited oscillations, an input nonlinearity, and friction, are dominating the dynamics. The proposed control scheme takes advantage of an input-nonlinearity compensation in order to overcome these problems and includes the formulation of a sliding-mode-control-based design. Two strategies for chattering attenuation are examined aimed at improving the controller performance. Experimental results performed over an industrial setup, including a comparison with a PID controller, confirm the efficacy of the proposed methodology.

Description: In this contribution the control of a hydraulic pressure relief valve is discussed. Due to strong nonlinearities of the valve and the influence of a varying oil flow advanced control strategies are mandatory if advanced closed-loop performance is demanded. On the one hand, classical PI-like control structures can be applied to achieve the desired closed-loop performance. However, for this the controller has to utilize nonlinear gains for the P- and I-branch, which results in a large number of parameters to determine. In order to overcome this complexity a second order homogeneous control concept is proposed that achieves the desired control quality. Since modeling of the hydraulic valve is not intended and hence the system’s states cannot be recovered by using an observer-based approach the state recovery by differentiation of the measured system output is discussed. For this, differentiation techniques based on second-order sliding modes are briefly introduced. The performance of the presented control concept is evaluated on a typical pressure relief valve in terms of tracking of different pressure drop trajectories and disturbance rejection caused by a varying oil flow. The results show an improved control quality compared to classical approaches while the complexity of the utilized sliding mode controller is kept low.

Description: Für die Entwicklung von Abgasturboladern sind Heißgasprüfstände unerlässlich. An solch einer Anlage wird die Turboladerturbine von einer Brennkammer mit einem Heißgasmassenstrom beaufschlagt. Heißgasmenge und -temperatur sind wichtige Größen während des Prüfprozesses. Zur Regelung der Heißgastemperatur wird üblicherweise ein PI-Regler eingesetzt. Dadurch können aber nicht in allen erforderlichen Betriebspunkten befriedigende Ergebnisse erzielt werden. In dieser Arbeit wird, um eine modellbasierte Regelung zu entwerfen, ein neues thermisches Modell für die Brennkammer präsentiert. Für dieses Modell wird eine Regelstrategie vorgestellt, die den unbekannten Systemzustand benötigt. Zur Schätzung dieser Systemgröße wird ein Kalman-Filter entworfen. Messungen an der realen Anlage bescheinigen der neuen Methode ein verbessertes Führungsverhalten sowie eine bessere Störunterdrückung.

Description: Pneumatic actuators are quite difficult to control in an accurate way. Indeed their dynamics are generally described by an uncertain nonlinear system. The uncertainties are caused by friction, (external) perturbations and parametric uncertainties due to a very tedious identification process. This paper deals with the position control problem of an electropneumatic actuator using sliding mode control.

Description: Die Anforderungen an Wasserkraftwerke und im Speziellen an Pumpspeicherkraftwerke (PSP-Werk) haben sich durch den verstärkten Ausbau von Windkraftanlagen und Photovoltaikanlagen stark geändert. Die Rahmenbedingungen sowie die Unterscheidungsmerkmale und die Umsetzungsmöglichkeiten moderner Pumpspeicherkraftwerke werden anhand von verschiedenen Andritz Hydro-Referenzen beschrieben und verglichen.

Description: Das Projekt SiMA (bisherige Bezeichnung ARS) des Instituts für Computertechnik der Technischen Universität Wien hat zwei wesentliche Ziele: Zum einen soll nachgewiesen werden, dass die Psyche auf der Basis des psychoanalytischen Funktionsmodells nach naturwissenschaftlichen Prinzipien wie andere Prozesse der Natur simuliert werden kann. Das konnte inzwischen in verschiedenen wissenschaftlichen Veröffentlichungen nachgewiesen werden. Zum anderen soll untersucht werden, ob die damit gewonnene Architektur für regelungstechnische Modelle, aber auch für jene der Wirtschaft, sinnvoll eingesetzt werden kann. Dieser Aspekt soll im vorliegenden Beitrag behandelt werden. Es soll der Fokus auf die Motivation und die Notwendigkeit gerichtet werden, diesen Schritt zu gehen, für den es nach Ansicht der Autoren keine Alternative gibt, um komplexe Prozesse steuern und regeln zu können. Eingegangen werden soll auch auf die entscheidenden Vorteile solch einer bionischen Architektur auf der Basis eines Mehrschichtenmodells mit inkludiertem Primär- und Sekundärprozess in der dritten Schicht. Die Natur hat diesen Weg erfolgreich eingeschlagen, und wir sollten diesen Weg verstehen.

Description: Many different measurement techniques are currently available to characterize the electromagnetic compatibility of electronic devices and systems. One of these techniques is known as the so-called “Surface Scan Method”. It is based on a near-field scanning technique and enables the visualization of the distribution of magnetic near field being present at the surface of printed circuit boards (PCBs). This technique provides an efficient way to find the sources of electromagnetic emission problems, as it can be used to pinpoint areas on the PCB which are usually the sources of the electromagnetic emission. In this paper it will be shown how such a surface scan technique can additionally be used to visualize the distribution path of transient disturbance currents. Such current surges can be caused by touching the PCB and thereby causing an electrostatic discharge directly into e.g. the connectors of the PCB.

Description: Elektrische und elektronische Systeme sowie informationstechnische Infrastrukturen sind den Ein- und Auswirkungen atmosphärischer Entladungen ausgesetzt. In diesem Beitrag sollen die Zusammenhänge zwischen atmosphärischen Entladungen in Verbindung mit elektrischen Systemen, elektronischen Geräten und integrierten Schaltungen aufgezeigt werden. Dabei wird auf die Prüfverfahren und Normen zur Sicherstellung der elektromagnetischen Verträglichkeit gegenüber transienten Störgrößen eingegangen.

Description: Bei luftgekühlten, gekapselten und thermisch hoch beanspruchten Traktionsasynchronmaschinen spielen die Kühllochgeometrie sowie Strahlung und Konvektion an der Maschinenoberfläche eine essentielle Rolle bei der Kühlung der Maschine. Die Relevanz dieser Thematik wird bei verschiedenen Kühlungsarten und den dazugehörigen Blechschnitten erörtert sowie eine Berechnungsmethode vorgestellt. Ferner werden Messungen zur Verifikation präsentiert.

Description: In order to predict the total magnetic field in the air gap of three-phase machines analytically, the following factors have to be taken into account: the winding spatial harmonics which are excited by the winding via the mean air gap permeance as well as the parametric spatial harmonic components of the air gap field which are excited by the variation of the air gap permeance. This applies particularly to salient pole synchronous machines which have considerably higher variations of the air gap permeance than induction machines due to their pole gap. Based on the FEM calculation results which are presented in Misir et al. (e&i, Elektrotech. Inf.tech., 132(1): 33–38, 2015 ), this paper provides an analytical approach for calculating both the contribution of a salient pole rotor to the total air gap permeance of salient pole synchronous machines and the total air gap permeance of salient pole synchronous machines without the need of finite element analysis.

Description: Für kurze oberleitungslose Abschnitte bei Straßenbahnen könnte man als alternativen Traktionsantrieb einen asynchronen Langstatorlinearmotor einsetzen. Die größte Herausforderung dabei stellt der außergewöhnlich große Luftspalt dar. Die Auslegung des Sekundärteils erfolgt dabei unter Berücksichtigung verschieden großer Luftspalte und mit dem Ziel eines möglichst großen Verhältnisses aus Schubkraft zu Sekundärteilmasse. Dies entspricht der größten Schubkraftdichte.

Description: The design of a 6-pole inner-rotor permanent magnet synchronous machine with buried V-shaped NdFeB-magnets for a power of 24 kW (contin.), 48 kW (short-term overload) at \(4167~\mbox{min}^{-1}\) , with a maximum speed \(10\,000~\mbox{min}^{-1}\) , is described for the use in a medium-sized hybrid-electric car with double-E-drive and range extender. Based on the specifications of this vehicle with a two-stage transmission and two identical electrical machines, one of these synchronous machines is designed electromagnetically, mechanically and thermally for a high power-to-weight ratio via an intensified liquid jacket cooling. This led to the construction of a prototype machine, which was thoroughly tested. The test results at no-load and load conditions are discussed. The effectiveness of the chosen cooling system is verified by temperature measurements; the tests show that the prototype machine has a certain reserve, so that the final machine design can be done cheaper and more compact.

Description: In dieser Arbeit wird die sensorlose Regelung einer Synchron-Reluktanzmaschine (SynRM) untersucht. Zur Ermittlung der Rotorposition bei kleinen Drehzahlen einschließlich Stillstand wird das sogenannte INFORM-Verfahren eingesetzt. Die dazu benötigte Stromanstiegsmessung wird in das Pulsmuster des Spannungszwischenkreisumrichters integriert, um eine zusätzliche Geräuschentwicklung verglichen mit bisherigen spannungsinjizierenden sensorlosen Verfahren zu vermeiden und gleichzeitig eine hohe Bandbreite der Positionsbestimmung zu erhalten. Bei höheren Drehzahlen wird ein EMK-Modell für SynRM vorgestellt und mittels Messungen verifiziert. Die damit dargestellte geberlose Regelung einer SynRM im gesamten Drehzahlbereich inklusive Stillstand stellt schließlich einen attraktiven und kostengünstigen elektrischen Antrieb für unterschiedliche Anwendungen dar.

Description: Im allgemeinen Maschinenbau kommen zunehmend drehzahlveränderbare Antriebe in Permanentmagnet (PM)-Synchrontechnik zum Einsatz. Werden hohe Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit gestellt, zum Beispiel bei Antrieben in der chemischen Industrie, so kommt als Wellenmaterial oft Duplexstahl zum Einsatz. Aufgrund der magnetischen Eigenschaften eignet sich Duplexstahl aber auch als Läuferaktivteil für PM-Synchronmotoren. Da die Verwendung von Duplexstahl als Aktivteilmaterial wenig bekannt ist, werden zunächst die elektrischen und magnetischen Eigenschaften von Duplexstahl auf der Basis von Prüfkörpermessungen vorgestellt. Die relativ geringe Permeabilität von Duplexstahl erfordert einen höherpoligen Motorentwurf, was die Ständerausführung in Zahnspulentechnik begünstigt. Ein Funktionsmuster in Duplexstahl-Technik wird beschrieben, und das stationäre Betriebsverhalten des Funktionsmusters wird im direkten Vergleich von Finite-Elemente-Methode (FEM)-Simulation und experimenteller Erprobung diskutiert.

Description: Zur Sicherstellung der mechanischen Festigkeit im Rotor werden Permanentmagnet-Maschinen häufig mit vergrabenen Magneten ausgeführt. Bei dieser Anordnung spielen die Verbindungsstege im Rotorblech eine wesentliche Rolle bezüglich der mechanischen und elektromagnetischen Eigenschaften. Um eine hohe Leistungsdichte der Maschine zu erreichen, müssen diese Stege in mechanischer und elektromagnetischer Hinsicht optimiert werden. Dabei ist es wesentlich, die im Betrieb tatsächlich auftretenden Betriebszustände zu berücksichtigen. Bei Permanentmagnet-Generatoren, welche am ungesteuerten Gleichrichter betrieben werden, ergeben sich die Betriebspunkte durch die passive Gleichrichtung ohne weitere Regelungsmöglichkeiten, sodass schon bei der Auslegung und Optimierung auf diesen Betrieb Rücksicht genommen werden muss.

Description: With shrinking spectral bandwidths and more intense use of the remaining frequency areas, the importance of good electromagnetic compatibility (EMC) performance of professional wireless microphone systems, as used by broadcasters, is increasing. A wireless microphone system consists of one or more pocket or handheld transmitters and usually the same amount of receivers. Both have to be immune against disturbances, and on the other hand they should not produce interferences. This paper deals with electromagnetic compatibility (EMC) performance tests of three analogue professional wireless microphone systems. The authors describe the complete measurement procedure using two different setups. These setups employ the pocket transmitter or the receiver as device under test (DUT). Different disturbance signals are used utilizing amplitude modulation (AM), frequency modulation (FM) or digital video broadcast-terrestrial (DVB-T). The audio quality of the transmission system is rated with the total harmonic distortion plus noise (THD+N). Additionally, the authors investigate intermodulations (third harmonic) caused by the transmitter. The results of all performance tests are extensively discussed.

Description: For battery powered portable devices it is required to have circuits that combine high efficiency with a small footprint. In the case of Class-D amplifiers the high efficiency can be achieved by applying pulse-width modulation (PWM) to generate the desired output signal. Classical PWM requires an output filter to suppress the idle current. In order to avoid this filter a different modulation scheme is used, which however introduces a larger amount of electromagnetic emissions. Therefore spread-spectrum techniques are applied to distribute the emissions over a wider frequency range. In this article methods are discussed that allow the use of spread-spectrum modulation without introducing audible artifacts due to the modulation.

Description: A wireless self-sufficient human body temperature monitoring system was designed using a 130 nm CMOS standard process. This miniaturized sensor grain enables significant cost advantages and impresses with its high level of integration. The RFID communication protocol ensures compatibility with state-of-the-art smart phones and tablets, thus facilitating point-of-care as well as end-user utilization. The biocompatible plaster enables cyclic measurements and also storage of the obtained data. In the range of 35 °C to 42 °C a \(\pm3\sigma\) accuracy of ±0.4 °C can be achieved. The system is powered by a lithium based micro battery, which can be recharged wirelessly by any state-of-the-art near field communication device. Measurement data and monitoring history can be displayed via an Android™ software application on a commercial NFC compatible smartphone. The configuration and calibration data as well as the measurement results are stored in the integrated EEPROM. The main advantage of this system appliance is, that it can be easily used within the scope of medical attendance as well as home health care. For the save usage in hospitals additional investigations regarding Electromagnetic Interference using Near-Field Magnetic Scan were performed.

Description: Mit der zunehmenden Verbreitung des Internets der Dinge steigt auch der Bedarf an miniaturisierten, stromsparenden und drahtlos angebundenen Sensoren und Geräten. Eine Möglichkeit, diese Anbindung zu realisieren, ist die Übertragung des UHF RFID Konzeptes der Rückstrahlkommunikation in den mm-Wellen Frequenzbereich. Die dadurch erreichbare Verkleinerung der Sensoren und die in diesen Frequenzbereichen verfügbaren Bandbreiten ermöglichen eine Vielzahl neuer Anwendungen. In diesem Artikel werden das Design und die Implementierung eines Hardware-Demonstrators vorgestellt, welcher nicht nur die Machbarkeit einer solchen Kommunikation bei mm-Wellen zeigt, sondern auch die Funktionalität des EPC Gen2 Protokolls unter den vorgestellten Bedingungen umsetzt.

Description: This paper presents an ultra high frequency (UHF) radio frequency identification (RFID) reader for transponder (tag) localization in a selected environment—an AVL engine test bed. The choice of the UHF RFID reader hardware components is based on the evaluation of radio channel measurements in the engine test bed. The presented method of the channel measurement based implementation of an RFID reader can be favorably applied to realize reliable custom-built UHF RFID systems in any selected environment. The core of the implemented UHF RFID reader is a software defined radio (SDR) that enables rapid prototyping and thus a fast verification of localization techniques. The localization is realized by a single input multiple output (SIMO) antenna configuration and the exploitation of phase difference of arrival (PDoA) techniques. The implemented PDoA techniques allow to estimate the direction and the range of a tag. A sensor fusion of direction and range estimates enables a two dimensional tag localization. The functionality of the reader hardware implementation and the implemented PDoA techniques have been verified in an anechoic chamber reaching a localization accuracy of 15 cm.

Description: V2X will create an invisible safety net for vehicles and the technology will strengthen and deepen the influence of tomorrow’s traffic management operations. V2X technology will enable future management systems to abandon stationary sensors while maintaining an excellent situational awareness.

Description: Within Industrie 4.0, Internet technologies are a key component to enable horizontal integration and thus novel business scenarios such as smart services for maintenance. However, in the past several years numerous targeted attacks on industrial control systems have been discovered. This paper highlights the diverse threat landscape and then describes a stratified security architecture for a specific industrial scenario from an ongoing research project. The resulting system uses a Broker-based data exchange infrastructure and hardware-based security to provide transparent and end-to-end protected data exchange.

Description: The Internet of Things (IoT) is not just one technology–it is many technologies working together to increase the automation, safety, and efficiency of everyday tasks. Smart homes, which are very much a part of smart cities, typically use a different combination of technologies to enable IoT features. Familiar wireless technologies, like Wi-Fi, Bluetooth, and NFC, combine with sensors and special light fixtures, to create smart homes that are more efficient, more automated, and more programmable.

Description: Die Digitalisierung hat maßgebliche Auswirkungen auf den Wirtschafts- und Industriestandort Österreich. Die technischen Entwicklungen schreiten rasant voran, und die sich daraus ergebenden Implikationen müssen berücksichtigt werden. In diesem Artikel wird ein Blick in die Vergangenheit geworfen und diskutiert, wie sich die industrielle Produktivität über das vergangene Jahrhundert durch den technologischen Fortschritt weiter entwickelt hat. Basierend auf dieser Analyse werden Prognosen und Trends für die zukünftigen Entwicklungen präsentiert und diskutiert. Neue innovative Konzepte der Robotik werden als Beispiel für die Digitalisierung moderner Fertigungsbetriebe vorgestellt. Es wird diskutiert, welchen Einfluss die kooperative Robotik auf die Beschäftigungsmöglichkeiten hat und welche neuen Tätigkeitsfelder dadurch entstehen können.

Description: Today’s industrial automation systems are often organized according to the automation pyramid where lower levels in the pyramid focus on process control and upper levels address production management. However, due to its limiting information flow between the levels, this automation pyramid may not be suitable for production in the future. Thus, industry is in progress to adopt technologies that originate from the Internet of Things (IoT). The resulting Industrial Internet of Things (IIoT) will loosen the rather strict model of the automation pyramid such that information becomes seamlessly and timely accessible anywhere in a production site, and even beyond. In this paper we propose fog computing as an architectural means to realize IIoT and discuss two enabling technologies for fog computing: virtualization and deterministic communication.

Description: Cyber-physical systems and the Internet of Things will be omnipresent in the near future. These systems will be tightly integrated in and interacting with our environment to support us in our daily tasks and in achieving our personal goals. However, to achieve this vision, we have to tackle various challenges.

Description: Die Mobilfunkentwicklung, getrieben vom steigenden Kapazitätsbedarf, hat zu einer hohen Komplexität geführt, auch auf der Endgeräteseite. Für das Internet der Dinge (IoT – Internet of Things) ist jedoch eine technisch vereinfachte und somit kostengünstige Lösung für Logistik, Fernwartung, Smart Metering etc. gefragt, wobei eine gute Netzabdeckung und ein geringer Strombedarf ebenso wichtige Kriterien sind.

Description: In this paper, domestic homes with a photovoltaic system, a battery storage and variable electricity tariffs are considered. First, a control oriented model of the system is developed. Second, three controllers are designed with the aim to minimize costs for the user, and at the same time help the energy provider maintaining grid stability, by proper battery load management. A base-level controller serves as performance reference for the advanced optimization based controllers (a nonlinear controller with full system knowledge and a linear controller) which utilize forecasts of energy production and consumption. Performance evaluation was done in simulation using real-world measurement data over a full year. Results show that significant cost reductions can be achieved with the nonlinear controller while the linear one suffers from imprecise system knowledge.

Description: The increasing integration of photovoltaic systems in recent years challenges power systems with respect to their reliability, security and stability. Frequency stability is one specific problem. Sudden disconnects or connects of large amounts of photovoltaic systems without explicit countermeasures may result in substantial decrease or increase of the power system’s frequency. This can cause load shedding actions, disconnection of other generating units, or, as worst case, a black-out. These problems which occur after the disconnection and connection of photovoltaic systems are even more severe within islanded microgrids, because frequency changes quickly when there is a power mismatch due to their low system inertia. In this paper, an islanded microgrid, including a conventional generator, a photovoltaic array and a lumped load, is used as a study case to investigate the reconnection challenges of photovoltaic systems in those electrical networks with relative low inertia. Four different control scenarios, which regulate the strategy for photovoltaic reconnection, and their communication requirements are described, analyzed and compared.

Description: Renewable energy sources are key enablers to decrease greenhouse gas emissions and to cope with the anthropogenic global warming. Their intermittent behaviour and limited storage capabilities present challenges to power system operators in maintaining the high level of power quality and reliability. However, the increased availability of advanced automation and communication technologies has provided new intelligent solutions to face these challenges. Previous work has presented various new methods to operate highly interconnected power grids with corresponding components in a more effective way. As a consequence of these developments the traditional power system is transformed into a cyber-physical system, a smart grid. Previous and ongoing research activities have mainly focused on validating certain aspects of smart grids, but until now no integrated approach for analysing and evaluating complex configurations in a cyber-physical systems manner is available. This paper tackles this issue and addresses system validation approaches for smart grids. Different approaches for different stages in the design, development, and roll-out phase of smart grid solutions and components are discussed. Finally, future research directions are analysed.

Description: In wechselrichtergespeisten Stromkreisen in IT-Netzsystemen muss gemäß ÖVE/ÖNORM E 8001-1 die Doppelkörperschluss-Ausschaltbedingung eingehalten werden. Somit ist nachzuweisen, dass der Ausschaltstrom der Überstrom-Schutzeinrichtungen erreicht wird; dieser ist wiederum vom Widerstand des Fehlerkreises abhängig. Anders als in Stromkreisen, die von Energiequellen mit spannungsquellenartigem Verhalten gespeist werden, muss bei der Verwendung von Wechselrichtern, die typischerweise ein stromquellenartiges Verhalten aufweisen, das Verhalten ihres Kurzschlussstromes in Abhängigkeit eines Leitungswiderstandes bekannt sein. Herstellerangaben enthalten zumeist nur die Angabe des Klemmenkurzschlussstromes, nicht aber dessen Abminderung bei Belastung; dazu kommt, dass es sich hierbei nicht um reine Konstantquellen, sondern um ein dominant stromquellenartiges Verhalten im Bereich zwischen Nennstrom und Klemmenkurzschlussstrom handelt. Die vorliegende Arbeit zeigt, wie die messtechnische Bestimmung dieser Abminderungskurve mit der Einhaltung der Ausschaltbedingung in Zusammenhang gebracht werden kann.

Description: The paper proposes a suitable model for the calculation of the mutual inductive and ohmic interference of 400 kV cable systems particularly of the induced currents and voltages in cable shields, cross bonding joints and earthing systems. Based on practical relevant examples, typical scenarios were defined and the effects of parallel laid 400 kV cable systems are shown and discussed. For the calculation of voltages and currents due to mutual inductive and ohmic coupling of parallel laid underground cable systems, the following parameters have to be considered: electrical symmetry of the cable systems, cable laying arrangement, distances between systems and phases, system and cross-bonding section length, influencing current, cross-section arrangement with detailed sub-section design, earthing configuration of the cable shields and joint cases, parallel earth continuity conductors, specific soil resistivity and laying depth. Considering the isolation materials of cables, the distances between phases and related cable shields, between phases themselves and between three-phase systems are much lower than the distances on overhead lines. Therefore, the mutual coupling, the symmetry of the entire system and the earthing arrangement play an essential role regarding induced voltages and currents. Not only the number of sections, but also the section length varies in many cases. For each of these sections, the impedance matrix is computed by using the self-impedances of all conductors and the coupling-impedances between all conductors using Dubanton’s approximation. These coupled cable sections are combined with the earthing resistances of the joints to form a chain model. The voltage and current distribution across 400 kV cable systems through the inductive interference can be finally calculated in all accessible places. Measurements at 400 kV cable systems of a DSO in Austria were carried out to validate the simulation model and the calculation results, respectively. The presented results show a good correlation with the measurement results.

Description: Sowohl Hersteller als auch die ganze Gesellschaft stehen durch das „Internet der Dinge“ (Internet of Things, IoT) vor neuen Herausforderungen. Neue Angriffsziele entstehen, und die klassischen Grundanforderungen der Informationssicherheit ändern sich. Der Einsatz neuartiger Technologien in Kombination mit einem widerstandsfähigen Systemdesign und angemessenem Informationssicherheitsmanagement sind erforderlich, um diesen Anforderungen gerecht zu werden.

Description: Das „Internet der Dinge“ bringt vor allem für die Industrie ein enormes Entwicklungspotential und schafft neue Sachverhalte, die in verschiedensten Bereichen eine rechtliche Beurteilung erfordern. Der Beitrag soll vor allem die industrielle Dimension des „IoT“ fokussieren und einen Überblick bieten, welche Rechtsfragen damit einhergehen, die mit den klassischen Instrumenten des Rechts nur schwer oder bislang gar nicht zu beantworten sind. Dabei wird auch ein Ausblick geboten, welche Möglichkeiten die Disziplin der Rechtsinformatik durch partielle Automatisierung der Rechtsanwendung zu eröffnen vermag. Schließlich wird hervorgehoben, zu welchen Themen diesbezüglich spezieller Forschungsbedarf besteht.

Description: Urban areas are generating many opportunities to develop smarter, safer and greener communities, and to bolster economic growth, attract new business activities and create new jobs. Enabled by fixed and mobile data networks and “Internet of Things” technology, new and innovative applications will eventually contribute to lifestyle, safety, productivity, and energy savings, as well as provide a better citizen experience.

Description: Ein Fahrzeug ist ein „Hochleistungscomputer auf vier Rädern“ und mit einer heterogenen Sensorik ausgestattet. Die von dieser Sensorik ermöglichte Sammlung von Fahrzeuglebenszyklusdaten erlaubt die Entwicklung völlig neuer Produkte, Services und Geschäftsmodelle. In den USA hat sich in diesem Kontext in Analogie zur Quantified-Self-Bewegung eine lebendige Quantified-Car-Startup-Szene etabliert, welche mit enormen Risikokapitalsummen von teilweise mehr als 20 Millionen USD ausgestattet ist. Diese Entwicklungen zeigen sehr deutlich, wie hoch der Marktwert eines Digitalen Ökosystems für Quantified Car durch Investoren eingeschätzt wird. Vor diesem Hintergrund liefert dieser Beitrag eine Einführung in das Phänomen Quantified Car und analysiert die Geschäftsmodelle der drei Startups Automatic, Mojio und Dash. Eine wesentliche Erkenntnis aus dieser Analyse besteht darin, dass sich die verfolgten Anwendungsszenarien, Dienste und Basistechnologien der Startups durchaus überdecken. Der Beitrag schließt mit einer kurzen Diskussion über den zunehmenden Wettbewerb zwischen der IKT-Industrie und den etablierten Automotive-Branchengrößen über die Vorherrschaft im Aufbau eines Digitalen Ökosystems für Quantified Car.

Description: Internet of Things (IoT) applications in several domains such as surveillance of civil infrastructure, smart grids, and smart healthcare are of utmost importance for our society and require dependable performance. Guaranteeing that application-specific dependability requirements are met is however still an open research challenge. The IoT indeed exposes highly resource-constrained computing devices to harsh environmental conditions (e.g., heat, mechanical shock, electromagnetic radiation) and physical attacks. Unfortunately, traditional methods to withstand these threats heavily rely on redundancy, a concept that is incompatible with the resource constraints of common IoT devices. In this article, we illustrate our efforts in providing methods and tools to predict, guarantee, and raise the level of dependability of the IoT. We first outline our contributions in the area of dependable wireless networking and describe a cost-effective solution allowing to guarantee that IoT applications meet specific performance requirements despite the challenging interaction of low-power wireless networks with their surrounding environment. We then argue that dependable networking alone is insufficient to guarantee the correct operation of a complex IoT system, and outline how we join different scientific disciplines in a long-term endeavor and work towards a coherent view of dependability.

Description: The rapidly increasing interest that the Internet of Things (IoT) has received both in academia and industry over the past few years has already resulted in a huge number of IoT platforms which, however, typically are conceived as individual vertically integrated systems without supporting inter-platform collaboration and interaction. In this paper, we present the techno-economic approach of the EU project symbIoTe (Symbiosis of smart objects across IoT environments) which aims at designing a sustainable IoT ecosystem that will enable the inclusion of existing individual IoT platforms (“islands”) into federative structures via the use of a novel set of inter-system interfaces. The objective of symbIoTe is thereby to accomplish the two key criteria for the successful evolution of large ecosystems, i.e., backward compatibility and incremental deployability. In other words, the symbIoTe interfaces are designed to serve as stable evolutionary kernels which will enable diversity and dynamics, both in the space of applications and IoT platforms. Furthermore, we expect the symbIoTe interfaces and their corresponding logic to also play an important role in the next generation of the Internet of Things which will be comprised of things as actors in addition to the small devices addressed in the present things as sensors / actuators paradigm.

Description: The application of second order sliding mode algorithms for output feedback control in hydraulic valve-cylinder drives appear attractive due to their simple realization and parametrization, and strong robustness toward bounded parameter variations and uncertainties. However, intrinsic nonlinear dynamic effects of hydraulic valves such as slew rate limitations and time delays arising in the electrical and mechanical amplification stages limits the applicability of such methods, and may lead to partial losses of robustness and limit cycles/oscillations in the outputs, internal states and the valve input signals. The application of some popular second order sliding mode controllers and their smooth counterparts are analyzed and experimentally verified. The controllers are considered for output feedback control and compared with a conventional PI control approach. The controllers under consideration are applied for position tracking control of a hydraulic valve-cylinder drive exhibiting strong variations in inertia- and gravitational loads, and furthermore suffer from profound valve dynamics. Results demonstrate that both the twisting- and super twisting algorithms may be successfully applied for this purpose, when continuous approximations of discontinuous are utilized, and furthermore that excellent performance may be achieved when applying their smooth counterparts directly.

Description: Dieselgeneratorgespeiste Niederspannungs-Inselnetze werden bei der Kurzschlussberechnung gemäß Norm IEC 60909-0, Kurzschlussströme in Drehstromnetzen, Berechnung der Ströme, manchmal nur unzureichend dargestellt, wenn die minimalen Kurzschlussströme zu berechnen sind. Speziell die Überprüfung der Einhaltung der Ausschaltbedingung sowie die Überprüfung der Selektivität des Schutzes erfordern die Bestimmung dieser Ströme. Es werden im Artikel anhand eines Beispiels aus der Praxis die berechneten Kurzschlussströme gemäß Norm IEC 60909-0 mit jenen einer transienten Simulation verglichen. Dabei wird untersucht, ob die Überprüfung der Ausschaltbedingung und Einhaltung der zulässigen Ausschaltzeit mit Hilfe einer Kurzschlussberechnung gemäß Norm ausreichend genaue und sichere Ergebnisse liefert.

Description: Transmission system operators are responsible for security and reliability of their grid. An important topic is the analysis of possible risks for the transmission system network. Because of problems with unexpected noise at some transformers, investigations were started, which gave an indication that DC could be the source of this noise. The paper presents investigations about geomagnetically induced currents (GIC) in the Austrian transmission system. Because of the particular geological structure of the country, the influence of GIC in Austria is higher than for the most other countries in Central Europe. A simulation model to compute GIC was set up and compared to the measured DC transformer neutral current.

Description: Pneumatic actuators are quite difficult to control in an accurate way. Indeed their dynamics are generally described by an uncertain nonlinear system. The uncertainties are caused by friction, (external) perturbations and parametric uncertainties due to a very tedious identification process. This paper deals with the position control problem of an electropneumatic actuator using sliding mode control.

Description: Die Energiewende bewirkt, dass in Europa bis zum Jahr 2050 die Elektrizitätserzeugung überwiegend aus regenerativen Energiequellen, insbesondere aus Wasserkraft, Windenergie und Photovoltaik, erfolgt. Die regenerativen Energiequellen müssen dann Aufgaben der Netzregelung übernehmen, wie Primär-, Sekundär- und Spannungsregelung. Die für die Frequenzregelung erforderlichen Schwungmassen der Generatoren werden dabei durch den Einsatz von Umrichtern in den Anlagen und durch die Verdrängung der thermischen Kraftwerke abnehmen. Wasserkraftanlagen werden weiterhin einen Anteil von etwa 20 % an der Erzeugung darstellen und damit eine Mindestschwungmasse sicherstellen. Die regenerativen Anlagen müssen wegen der höheren Frequenzgradienten für größere Regelgradienten ausgelegt werden, um das Netz zu stabilisieren.

Description: Die Energie Burgenland AG ist ein österreichisches Energiedienstleistungsunternehmen, das mit Firmenbucheintrag im Juli 2012 aus den Traditionsunternehmen BEWAG und BEGAS entstand. Es steht zu 51 % Prozent im Mehrheitseigentum des Landes Burgenland (Burgenländische Landesholding GmbH), 49 % hält die Burgenland Holding AG. Der Hauptsitz ist in Eisenstadt. Die drei Hauptsäulen von Energie Burgenland sind Erzeugung, Netze/Technik und Vertrieb/Service. Die Netz Burgenland Strom GmbH ist eine 100-%-Tochter der Energie Burgenland AG und wurde 2005 gegründet. 19 Umspannwerke, 2.700 Trafostationen und knapp 10.000 km Stromleitungen garantieren, dass rund um die Uhr an die 200.000 Zählpunkte mit Strom versorgt werden. Eine zuverlässige Energieversorgung bildet das Rückgrat unserer Gesellschaft und Wirtschaft und ist Voraussetzungen für Sicherheit, Stabilität und Wachstum. Einerseits muss Strom in ausreichenden Mengen verfügbar sein, andererseits braucht es auch die notwendige Netzinfrastruktur, um elektrische Energie bedarfsgerecht und zuverlässig verteilen zu können. Trotz der ländlichen Versorgungsstruktur mit hohem Anteil volatiler Erzeugung aus regenerativen Quellen verfügt das burgenländische Stromnetz, sowohl im nationalen als auch im internationalen Vergleich, über eine überdurchschnittliche Systemverfügbarkeit.

Description: The application of second order sliding mode algorithms for output feedback control in hydraulic valve-cylinder drives appear attractive due to their simple realization and parametrization, and strong robustness toward bounded parameter variations and uncertainties. However, intrinsic nonlinear dynamic effects of hydraulic valves such as slew rate limitations and time delays arising in the electrical and mechanical amplification stages limits the applicability of such methods, and may lead to partial losses of robustness and limit cycles/oscillations in the outputs, internal states and the valve input signals. The application of some popular second order sliding mode controllers and their smooth counterparts are analyzed and experimentally verified. The controllers are considered for output feedback control and compared with a conventional PI control approach. The controllers under consideration are applied for position tracking control of a hydraulic valve-cylinder drive exhibiting strong variations in inertia- and gravitational loads, and furthermore suffer from profound valve dynamics. Results demonstrate that both the twisting- and super twisting algorithms may be successfully applied for this purpose, when continuous approximations of discontinuous are utilized, and furthermore that excellent performance may be achieved when applying their smooth counterparts directly.

Description: Due to the trend towards advanced driver assistance functions and fully automated driving, many future automotive systems have to provide fail-operational behaviour, maintaining certain functions for a certain time even in case of certain faults. Such behaviour is well-known in other domains where the availability of certain functions is important due to safety or financial reasons. The ability to tolerate faults and failures in systems, hardware and software therefore becomes increasingly important. Since there are topologies already available to cope with these new requirements, it is the task of the automotive industry to select the ones that fit to its specific constraints. These constraints include a high cost pressure, the scarcity of packaging space, limited resources for software, and requirements of the ISO 26262:2011 (i.e. the functional safety standard in the automotive industry). In order to support the decision on selecting the right software architecture, the strengths and weaknesses of topologies used by other industrial sectors have to be known thoroughly. This paper investigates three typical fault tolerant software architectures by use of a structured analysis technique, and by applying a set of criteria specific for the automotive domain. The intention of this paper is twofold: The primary goal is to gain an understanding related to the properties of the compared architectures. The second goal is to prove that the chosen software architecture comparison method is suitable to compare schematic, high level topologies.

Description: Die Windenergie stellt eine regenerative Erzeugungstechnologie mit großen Wachstumspotentialen dar. Zur Netzintegration ist ein Ausbau der Hoch- und Höchstspannungsnetze erforderlich. Bisher wurden hierfür die sicherheitsrelevanten Reservekapazitäten der Netze zur Verfügung gestellt. Zukünftig ist ein Ausbau der Netze proportional zur installierten Windleistung erforderlich, da die Netzreserven bereits erschöpft sind. Um eine wirtschaftliche Netzintegration zu ermöglichen, sollten sich die Windenergieanlagen in Richtung von Schwachwindanlagen entwickeln, bei denen die Rotorleistung vergrößert ist, um höhere Vollbetriebsstunden bei geringerer Eispeiseleistung und damit geringerem Netzausbaubedarf zu ermöglichen.

Description: Eines der vorrangigen Ziele der Energiewende in Deutschland ist die Reduzierung von Treibhausgasemissionen (THG) um 80–95 % bis zum Jahr 2050. Gleichzeitig soll der Ausbau erneuerbarer Energien auf 80 % im Strom-Mix erfolgen und stellt damit eine der wesentlichen Komponenten zur Senkung der THG-Emissionen dar. Mit dem Wachstum der Wind- und PV-Erzeugung wachsen auch die Herausforderungen, volatil einspeisende Leistungen zu integrieren und den Netzbetrieb zuverlässig zu gestalten. Mit der Verzögerung beim Netzausbau (aus verschiedenen Gründen wie Umweltverträglichkeit, technische Reife, Akzeptanz etc.) und beim Bau von Stromspeichern fällt bei der notwendigen Flexibilisierung des Versorgungssystems dem Strom- und Wärmeerzeugungssektor eine immer bedeutendere Rolle zu. Es sind noch signifikante technische Potenziale zum Ausgleich fluktuierender Stromproduktion durch die Flexibilisierung von fossil befeuerten, thermischen Kraftwerken vorhanden. Flexible Kraft-Wärme-Kopplung, thermische Energiespeicherung und „Power to Heat“ sind relativ einfache, auch an bestehenden Anlagen realisierbare und somit attraktive Lösungen. Für die Braunkohle, die noch zu 90 % für die Stromerzeugung verwendet wird und für die im Rahmen der Energiewende neue Nutzungsmöglichkeiten gesucht werden, ist die Kohlevergasung verbunden mit SNG- oder Methanolsynthese eine intermodale Lösung, die hohe Potenziale hinsichtlich Versorgungssicherheit, Produkt- und Betriebsflexibilität zeigt. In der dezentralen Versorgung zeigen neben KWK v. a. die PV-Anlagen, kombiniert mit elektrischen und thermischen Speichern, hohe, systemrelevante Flexibilisierungspotentiale. Das Energiesystem der Zukunft ist multimodal und smart. Durch die Verknüpfung von Versorgungssystemen für Elektrizität, Gas, Wasser, Wärme, Kälte und Kraftstoffe sowie die zukünftig mögliche Selbstorganisation mit Hilfe fortschrittlicher Informations- und Kommunikationstechnologien kann eine noch größere fluktuierende Stromproduktion auf Basis erneuerbaren Energien integriert werden.

Description: A laboratory hydraulic setup consisting of a coupled actuating and load cylinder is investigated in order to emulate real world working conditions of heavy equipment such as excavators and loaders. An observer-based control scheme is proposed to regulate the position of the actuating cylinder. It relies on on-line identification of unknown parameter as well as reconstruction and compensation of unknown load forces, such that the performance of the closed position feedback loop is superior compared to classical control strategies. The applied method exploit ideas of variable structure systems in the design of both, the observer and the parameter identification scheme.

Description: Mit der zunehmenden Verbreitung des Internets der Dinge steigt auch der Bedarf an miniaturisierten, stromsparenden und drahtlos angebundenen Sensoren und Geräten. Eine Möglichkeit, diese Anbindung zu realisieren, ist die Übertragung des UHF RFID Konzeptes der Rückstrahlkommunikation in den mm-Wellen Frequenzbereich. Die dadurch erreichbare Verkleinerung der Sensoren und die in diesen Frequenzbereichen verfügbaren Bandbreiten ermöglichen eine Vielzahl neuer Anwendungen. In diesem Artikel werden das Design und die Implementierung eines Hardware-Demonstrators vorgestellt, welcher nicht nur die Machbarkeit einer solchen Kommunikation bei mm-Wellen zeigt, sondern auch die Funktionalität des EPC Gen2 Protokolls unter den vorgestellten Bedingungen umsetzt.

Description: We present a sliding-mode-based control design for a telescopic link of a mobile-hydraulic forestry crane under bounded modeling uncertainties and external disturbances. Mobile hydraulic systems are typically subject to strong perturbation conditions and the design of resilient control solutions is an important challenge. Furthermore, nonlinear phenomena primarily, characterized by easily excited oscillations, an input nonlinearity, and friction, are dominating the dynamics. The proposed control scheme takes advantage of an input-nonlinearity compensation in order to overcome these problems and includes the formulation of a sliding-mode-control-based design. Two strategies for chattering attenuation are examined aimed at improving the controller performance. Experimental results performed over an industrial setup, including a comparison with a PID controller, confirm the efficacy of the proposed methodology.

Description: Für die Entwicklung von Abgasturboladern sind Heißgasprüfstände unerlässlich. An solch einer Anlage wird die Turboladerturbine von einer Brennkammer mit einem Heißgasmassenstrom beaufschlagt. Heißgasmenge und -temperatur sind wichtige Größen während des Prüfprozesses. Zur Regelung der Heißgastemperatur wird üblicherweise ein PI-Regler eingesetzt. Dadurch können aber nicht in allen erforderlichen Betriebspunkten befriedigende Ergebnisse erzielt werden. In dieser Arbeit wird, um eine modellbasierte Regelung zu entwerfen, ein neues thermisches Modell für die Brennkammer präsentiert. Für dieses Modell wird eine Regelstrategie vorgestellt, die den unbekannten Systemzustand benötigt. Zur Schätzung dieser Systemgröße wird ein Kalman-Filter entworfen. Messungen an der realen Anlage bescheinigen der neuen Methode ein verbessertes Führungsverhalten sowie eine bessere Störunterdrückung.

Description: In this contribution the control of a hydraulic pressure relief valve is discussed. Due to strong nonlinearities of the valve and the influence of a varying oil flow advanced control strategies are mandatory if advanced closed-loop performance is demanded. On the one hand, classical PI-like control structures can be applied to achieve the desired closed-loop performance. However, for this the controller has to utilize nonlinear gains for the P- and I-branch, which results in a large number of parameters to determine. In order to overcome this complexity a second order homogeneous control concept is proposed that achieves the desired control quality. Since modeling of the hydraulic valve is not intended and hence the system’s states cannot be recovered by using an observer-based approach the state recovery by differentiation of the measured system output is discussed. For this, differentiation techniques based on second-order sliding modes are briefly introduced. The performance of the presented control concept is evaluated on a typical pressure relief valve in terms of tracking of different pressure drop trajectories and disturbance rejection caused by a varying oil flow. The results show an improved control quality compared to classical approaches while the complexity of the utilized sliding mode controller is kept low.

Description: Die Anforderungen an Wasserkraftwerke und im Speziellen an Pumpspeicherkraftwerke (PSP-Werk) haben sich durch den verstärkten Ausbau von Windkraftanlagen und Photovoltaikanlagen stark geändert. Die Rahmenbedingungen sowie die Unterscheidungsmerkmale und die Umsetzungsmöglichkeiten moderner Pumpspeicherkraftwerke werden anhand von verschiedenen Andritz Hydro-Referenzen beschrieben und verglichen.

Description: Der steigende Anteil an erneuerbaren Energieträgern führt zu speziellen Herausforderungen am Energiemarkt. Die Einbindung volatiler Erzeuger, wie Wind- oder Sonnenenergie, in das elektrische Netz resultiert in einem nicht vorhersehbaren Anteil an der Stromproduktion. Damit einhergehend entsteht ein großer Bedarf an Energiespeichermöglichkeiten, welche eine Schlüsselaufgabe erfüllen, wenn große Anteile an alternativen Energieträgern ins Stromnetz eingebunden werden.

Description: Die Austrian Power Grid AG (APG) ist Österreichs unabhängiger Übertragungsnetzbetreiber und sorgt mit einem Team von 450 Spezialistinnen und Spezialisten und in enger Zusammenarbeit mit den Verteilnetzbetreibern dafür, dass die Republik Österreich rund um die Uhr, 365 Tage im Jahr mit lebensnotwendigem Strom versorgt wird. APG ist eine 100 % Verbund Tochter und ist als ITO ( I ndependent T ransmission System O perator) zertifiziert. Kernaufgabe von APG als Regelzonenführer ist die Sicherstellung des Gleichgewichtes zwischen Erzeugung und Verbrauch – in jedem Augenblick. DER Gradmesser für die Qualität dieses Gleichgewichts und damit für die Versorgungsqualität der Endverbraucher ist die Netzfrequenz. Sie muss immer annähernd 50 Hertz (Hz) betragen. Besteht ein Ungleichgewicht zwischen Erzeugung und Verbrauch, schwankt die Netzfrequenz. Fällt beispielsweise ein großes Kraftwerk aus, ist also plötzlich zu wenig Erzeugung am Stromnetz, sinkt die Frequenz. Umgekehrt steigt die Frequenz über 50 Hz, wenn weniger Strom verbraucht als erzeugt wird. Aufgrund des Zubaus stark schwankender Stromerzeugung aus Wind- und Sonnenkraft muss die APG immer häufiger und mit steigendem Aufwand ausgleichend eingreifen. Darüber hinaus ist APG für Betrieb, Instandhaltung und bedarfsgerechten Ausbau des Übertragungsnetzes in Österreich verantwortlich. Gemeinsam mit den internationalen Partnern entwickelt APG die Plattformen für Strommärkte Europa.

Description: Das gesamte Energiesystem der Strom-, Gas- und Wärmeversorgung befindet sich in einem großen Umbruch. Dieser Umbruch wird einerseits durch eine Veränderung in der Erzeugungsstruktur und andererseits durch ein geändertes Verbraucherverhalten getrieben. Diese Veränderungen bringen vor allem das elektrische System an seine Grenzen. Die Kopplung vorhandener Infrastrukturen bietet eine mögliche Abhilfemaßnahme, eine höhere Speicherfähigkeit und zusätzliche Flexibilitäten, die in einer besseren Ausnutzung bestehender Infrastrukturen resultieren kann. Darum wird hier ein Überblick gegeben, welche Forschungsvorhaben in diesem Bereich am Institut für Energiesysteme und Elektrische Antriebe (ESEA) der Technischen Universität Wien (TU Wien) durchgeführt wurden und werden.

Description: For an optimized large-scale roll-out of EVs in Europe whilst at the same time maximizing the potential of DER integration, an optimized and enhanced grid architecture for EVs in Europe has to be considered. The work in this paper is addressing this topic and summarizing the corresponding project findings. The aim of this approach is to provide a framework for the further investigation of selected use cases which allows implementing and comparing scenarios of different DSOs. Following a Smart Grid approach, the developed grid architecture implements energy grid entities and ICT components. The general framework was described including all its relevant clusters and indicating related entities. The network types used for this architecture are following the SGAM and Smart Grid Standards Map approach. A so-called “Smart Grid Connection Point”, which is a generic system interface, is used in this work to allow a more simplified graphical architecture model and increase its readability. Similar to the concept and purpose of the Smart Grid Connection Point, also the principle of an integration bus for entity clusters was introduced. From the Integration bus, the information from/to external systems passes through the Smart Grid Connection Point using one of a range of possible technological options. The position of EVs charging infrastructure within the framework is defined at the border between the domains DERs (generation) and consumption, which takes into account future V2G scenarios, where EVs may act as consumption and generation devices. EVSEs and DERs may be connected as standalone systems directly to the grid, or indirectly as part of one of the clusters at the customer premises domain which refers to the three location-wise types of charging, public, semi-public and private charging. Regarding controlled charging of EVs this optimized architecture allows a variety of different local, distributed or aggregated options which may involve different types of actors.

Description: Die ausreichende Verfügbarkeit der für die Systemstabilität wichtigen Momentanreserve, aktuell bereitgestellt durch die Schwungmasse rotierender Maschinen, wird in einem zunehmend von erneuerbarer Einspeisung über Wechselrichter geprägten Netz immer wichtiger. In diesem Kontext werden die Bereitstellung und der Abruf von synthetischer Schwungmasse, welche durch Wasserkraftanlagen in Kombination mit einem Umrichter zur Netzkupplung verfügbar ist, prinzipiell erörtert. Es wird das Systemkonzept dargestellt und auf die technischen Grenzen eingegangen. Abschließend wird noch ein mögliches Marktkonzept für die Systemdienstleistung „Momentanreserve“ vorgestellt.

Description: Dezentrale Einspeisung ist zunehmend durch den Einsatz stromrichterbasierter Erzeugungsanlagen am Netzanschlusspunkt charakterisiert. Mittels dieser Technologie können zum Beispiel Windkraftanlagen den abgegebenen Wirk- und Blindleistungsanteil im Netzfehlerfall flexibel beeinflussen. Die Minimalanforderungen an das Verhalten werden durch technische Richtlinien festgelegt und sollen vor allem zu einer erhöhten Versorgungszuverlässigkeit beitragen. Die Auswirkungen dieses Verhaltens auf die Distanzmessung werden in diesem Artikel untersucht. Dazu wird ein generisches Windparkmodell betrachtet, welches über eine Freileitung an das Stromnetz gekoppelt ist. Auf dieser Leitung werden unsymmetrische Kurzschlüsse simuliert, um insbesondere die Auswirkungen eines Fehlerstrombeitrages ausschließlich im Mitsystem betrachten zu können. Auf Basis dieser Rahmenbedingungen wird der Einfluss verschiedener Parameter auf die Reaktanzmessung von Distanzschutzgeräten untersucht.

Description: Einen wesentlichen Baustein der Energiewende stellt die Realisierung von angebots- und nachfrageseitigen Flexibilitätsoptionen dar. Sie ermöglicht u. a. eine bestmögliche Abstimmung zwischen Stromerzeugung und -nachfrage. Anhand von konkreten Gebäudekomplexen in „aspern Die Seestadt Wiens“ werden einerseits die technischen Gegebenheiten der installierten Komponenten charakterisiert und andererseits – über die Darstellung der möglichen Flexibilitätsoptionen hinaus – die Herausforderungen bei der Umsetzung eines gezielt „netzfreundlichen“ Flexibilitätsmanagements aufgezeigt. Die Ergebnisse erster Messungen verdeutlichen, dass beispielsweise die PV-Einspeisung (rund 220 kWp) in Kombination mit dem installierten elektrischen Speicher (ca. 120 kWh) zwar hervorragend zur Optimierung des Eigenverbrauchsanteils herangezogen werden kann, sich jedoch ohne entsprechende Speicherbewirtschaftung keine Reduktion der Netzauslastungen ergibt. Durch „externe Trigger“ wie Strompreissignale kann es darüber hinaus temporär sogar zu weitaus stärkeren Lastspitzen kommen. Neben der Darstellung der angedeuteten Problematik werden ferner die geplanten Lösungsansätze für ein „netzfreundliches Flexibilitätsmanagement“ präsentiert sowie die Notwendigkeit entsprechender Monitoringsysteme (u. a. zur laufenden Netzüberwachung) und Einspeise- bzw. Lastprognosen aufgezeigt.