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Lehrstuhl für Theoretische Elektrotechnik


Prof. Dr. rer. nat. Markus Clemens

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Forschungsförderprojekt der Deutschen Forschungsgemeinschaft

(DFG CL143/10-1, DFG CL143/10-2)

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Modellordnungsreduktionstechniken für elektroquasistatische Simulationsverfahren in der elektrischen Energie-übertragungstechnik

 

Projektnehmer:

Clemens, Markus, Prof. Dr. rer. nat. - Lehrstuhl für Theoretische Elektrotechnik

 

Projektbeschreibung:

Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Entwicklung von effizienten Simulationsverfahren zur Auslegung von Systemkomponenten der elektrischen Hochspannungsfelder unter spezieller Berücksichtigung von elektrisch feldsteuernden Materialien. Dazu gehören z.B. Metalloxid-Varistorenmaterialien in Hochspannungsableiterstrukturen bzw. aktuell granulare "Mikrovaristoren" auf Siliziumkarbid- oder Zinkoxid-Basis, die als Füllstoffe in Silikonpolymeren zur nichtlinearen resistiven Feldsteuerung, deren Eigenschaften und ihr Anwendungspotential in energietechnischen Anwendungen wie z.B. Kabelendverschlüssen, Isolatorbeschichtungen oder Endenglimmschutz in elektrischen Maschinen derzeit intensiv erforscht werden.

Beim Komponentendesign dieser Systeme ist wegen der Nichtlinearität der Materialcharakteristiken der Einsatz von rechnergestützten Simulationsmethoden im Zeitbereich erforderlich. Dieser ist inhaltlich verbunden mit der numerischen Berechnung elektroquasistatischer Feldverteilungen unter spezieller Berücksichtigung nichtlinearer Strom-SpannungsMaterialcharakteristiken.

Dafür sollen aufbauend auf den vom Antragsteller entwickelten elektroquasistatischen Zeitbereichsanalyse-Verfahren Modellordnungsreduktions-Methoden (MOR-Methoden) entwickelt werden. Diese sollen hinsichtlich ihrer numerischen Effizienz und Genauigkeit erforscht und die Zeitbereichsmethoden damit in ihrer Effizienz verbessert werden, so dass Parameterstudien und Optimierung mit hochaufgelösten Modelle in praxistauglichen Rechenzeiten betrieben werden können.

 

Schlagworte:

Energieübertragungstechnik; Modellordnungsreduktion

 

Veröffentlichungen:

  • Y. Sato, M. Clemens und H. Igarashi, Adaptive Subdomain Model Order Reduction with Discrete Empirical Interpolation Method for Nonlinear Magneto-Quasistatic Problems, 20th International Conference on the Computation of Electromagnetic Fields (COMPUMAG 2015), Montreal, Canada, 28.06.-02.07.2015. Short paper submitted, Juni 2015
  • D. Schmidthäusler, M. Clemens: Model-Order Reduction of Electro-Quasistatic Field Formulations Using Proper Orthogonal Decomposition, 16th European Conference on Mathematics for Industry (ECMI 2010), Wuppertal, Germany, 26.-30.07.2010. Program & Book of Abstracts, p. 117.
  • M. Clemens, S. Schöps, A. Bartel: Regularization and Decomposition of Nonlinear Anisotropic Curl-Curl DAEs, 11th International IGTE Symposium (IGTE 2010), Graz, Austria, 19.-22.09.2010. Book of Abstracts, p.5.
  • D. Schmidthäusler, M. Clemens: Modellordnungsreduktion elektroquasistatischer FEMSimulationenim Zeitbereich mit POD-Techniken, URSI 2010 Kleinheubacher Tagung (KHB 2010), Miltenberg, Germany, 04.-06.10.2010. Abstract.