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Andreas Bendicks erhält Young Engineer Award der EMV KÖLN 2020
Im März 2020 wurde im Rahmen der EMV Köln 2020 der diesjährige Young Engineer Award zum zweiten Mal in Folge an M.Sc. Andreas Bendicks verliehen. Der Doktorand vom Arbeitsgebiet Bordsysteme (Prof. Dr.-Ing. Stephan Frei) überzeugte mit seinem Beitrag zum Thema „FPGA-basierte aktive Unterdrückung der elektromagnetischen Störungen einer aktiven Leistungsfaktorkorrektur (PFC) durch die Injektion von modulierten Sinussignalen“. Die Co-Autoren des honorierten Beitrags sind M.Sc. Axel Peters, Prof. Dr.-Ing. Stephan Frei, Dipl.-Ing. Marc Wiegand und Dipl.-Ing. Norbert Hees.
Die voranschreitende Elektrifizierung des Kfz bedingt eine steigende Anzahl an leistungselektronischen Konvertern zur Energiewandlung und -verteilung. Aufgrund der funktionsbedingten Schaltvorgänge können diese Systeme erhebliche elektromagnetische Störungen erzeugen, welche beispielsweise den Empfang von Funkdiensten, die für das automatisierte Fahren eine noch größere Bedeutung bekommen werden, verschlechtern oder gar unmöglich machen können. Zur Reduktion der Störaussendung werden in den Konvertern üblicherweise passive Filterstrukturen eingesetzt, welche jedoch meistens groß, schwer und teuer sind.
In der Forschungsarbeit des Arbeitsgebiets Bordsysteme werden innovative Verfahren zur aktiven Störunterdrückung untersucht und entwickelt. Bei diesen Konzepten werden die Störungen durch Gegenstörungen überlagert, wodurch es idealerweise zu einer vollständigen destruktiven Interferenz der Signale kommt. Dieser Ansatz verspricht im Vergleich zu passiven Lösungen eine erhebliche Bauraum- und Gewichtsreduktion, da die wesentliche Struktur aus Siliziumhalbleitern (und nicht aus vergleichsweise großen Spulen und Kondensatoren) besteht. Im Gegensatz zu bisher üblichen analogen Schaltungsstrukturen zur aktiven Störunterdrückung kommen hier moderne FPGA-Signalverarbeitungssysteme zum Einsatz.
Im Rahmen des Beitrags wird demonstriert, wie die zeitlich veränderlichen Störungen einer aktiven Leistungsfaktorkorrekturschaltung (englisch: Power Factor Correction [PFC]) durch künstlich erzeugte Sinussignale unterdrückt werden können. Es wurde herausgearbeitet, dass die Störungen der betrachteten PFC aus einer Überlagerung von modulierten Schaltharmonischen bestehen und damit durch die Injektion von simultan modulierten Sinussignalen unterdrückt werden können. Zur Realisierung wurde eine selbstadaptierende Methode aus der aktiven Lärmkompensation (Akustik) auf einem FPGA-System implementiert und systematisch für die Anwendung auf die PFC untersucht. Die optimierte Implementierung wurde anhand einer realen PFC evaluiert.
Trotz Absage der EMV 2020 zeichnete das Kongress-Komitee im März 2020 den innovativsten Beitrag für den Best Paper Award und die drei hochwertigsten Beiträge junger Ingenieure (max. 35 Jahre) für den Young Engineer Award aus. Die Nominierung erfolgte auf Grundlage des eingereichten Abstracts. Die Endbewertung erfolgte auf Grundlage des Manuskripts.