Research project

Die Qualität der Energieversorgung ist ein Schlüsselelement jeder Volkswirtschaft. Produktionsanlagen können durch Verzerrungen in der Versorgungsspannung in ihrer Funktion beeinträchtigt werden. Folgen können unrund laufende elektrische Maschinen mit unzureichender Genauigkeit, erhöhte Fehlproduktionen in Fabriken bis hin zum Komplettausfall von Anlagen sein. Deshalb verpflichten sich Energienetzbetreiber, Einspeiseunternehmen und Stromabnehmer zur Einhaltung von Grenzwerten für diverse Stromqualitätsparameter wie Oberschwingungen, Spannungs- und Frequenzschwankungen sowie Blindleistungserzeugung und -entnahme. Energieerzeuger sowie -abnehmer werden bei Missachtung von Grenzwerten zu Geldstrafen oder den Einbau von Störfiltern verpflichtet. Um diese Parameter überwachen und um seine eigene Zuverlässigkeit beweisen zu können, werden Power Quality Messgeräte eingesetzt. Sie werden an den Knotenpunkten im Stromnetz installiert, wodurch die Störungsquelle ausfindig gemacht werden kann.
Im Zuge der Energiewende ist es auch in Zukunft für kleinere Netzteilnehmer sinnvoll mit einer Messeinheit ausgestattet zu sein. Aktuelle, zertifizierte Messgeräte verwenden jedoch Standard-Prozessoren. Deren Einkaufspreis und Energieverbrauch ist jedoch zu hoch, um beispielsweise jede Ladesäule oder private Photovoltaikanlage damit auszusatten.
Mit diesem Forschungsvorhaben soll daher eine Lösung auf einem System-On-a-Chip (SoC) erarbeitet werden. Diese ermöglicht die Berechnung aller durch die DIN Normen vorgeschriebenen Parameter in äußerst kompakter Form und mit beträchtlich geringerem Energieverbrauch. Um das hohe Datenaufkommen bei der Berechnung beherrschen zu können, wird eine speziell hierfür optimierte Rechnerarchitektur entwickelt. Mit heterogenen, parallel arbeitenden Recheneinheiten können die notwendigen Algorithmen partitioniert und dadurch in Echtzeit verarbeitet werden. OEMs bietet sich dadurch die Möglichkeit, eigene Produkte im Bereich von Smart Grid, wie beispielsweise Ladesäulensysteme für Parkhäuser, direkt mit kostengünstigen PQM-Einheiten auszustatten.