Forschungsbericht 2007



Modellierung der elektrischen Verbraucher in der Flugzeugkabine zur Simulation eines Galley Power Management Systems.

Institut: Elektrische Energiesysteme und Automation
Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Günter Ackermann
Stellvertretende Projektleitung: Dipl.-Ing. Hicham Dakir
Projektnummer: E.6-09.117
Laufzeit: 23.07.2004 - 31.03.2006
Finanzierung: Industrie


 

Während des Betriebs der elektrischen Verbraucher in der Flugzeugkabine mit konventionellem Bordnetz kommt es bei gleichzeitiger Einschaltung aller Geräte zu unerwünschten Lastspitzen, deren Zeitverteilung von der Flugstrecke und vom Cateringprozess abhängig ist. Da das Boardnetz für diese Lastspitzen ausgelegt werden muss, wird die installierte elektrische Leistung nur in diesen kritischen Phasen voll ausgelastet und für die restliche Zeit bleibt die Ausnutzung uneffizient. Ein übergeordnetes Galley Power Management System (GPMS) kann dieses Problem lösen, in dem es die Energieressourcen für jeden einzelnen Verbraucher in der Kabine nur bei Bedarf freigibt, so dass eine optimale Leistungsverteilung erzielt wird. Bei einem Einsatz von solchem GPMS kann dann die Erzeugung und die Verteilung der Energie kleiner bemessen werden, was zu einem Gewichtersparnis bei den Generatoren und Energiekabel führt. Dadurch lassen sich die Herstellungs- und Betriebskosten reduzieren und ein Beitrag zur Umweltschonung wird geleistet. Im Rahmen des KATO-Projektes mit einer Beteiligung von sechs Partnern wird ein solches System entwickelt Zur Untersuchung und Optimierung dieses Systems (GPMS) wird eine reale Galley mit einer begrenzten Anzahl von elektrischen Verbrauchern (Inserts) aufgestellt. Zusätzlich werden im Arbeitsbereich 6-09 weitere relevante Inserts (Konvektionsofen, Dampfofen, Kaffeeautomat und Kühleinheit) als Simulationsmodelle in einem Rechner erstellt, die von dem PMS über den CAN-Bus gesteuert werden, um die verfügbaren Ressourcen mit den ebenfalls an dem Bus angeschlossenen realen Geräten teilen zu können. Dadurch sollen Erkenntnisse über die Effizienz des Power Management Systems bei der Verwaltung von Energieressourcen unter verschiedenen Betriebsszenarien und mit einer beliebigen Anzahl von Inserts gewonnen werden. Es wird daher für die Erstellung der mathematischen Modelle von einem theoretischen Ansatz mit geringer Komplexität ausgegangen, so dass die Anforderung der Echtzeitfähigkeit bei der Wiedergabe des elektrisch-thermischen Verhaltens gehalten wird. Dieser Ansatz, der sich bei der Simulation des thermischen Verhaltens von Halbleiterbauelementen bewährt hat, nutzt die Analogie zwischen den thermodynamischen und den elektrischen Vorgängen aus. Anschließend werden die erstellten Simulationsmodelle in Form von DLL-Funktionen bereitgestellt, damit sie an die GPMS-Hardware über den CAN-Bus angebunden werden können.

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