Neues Forschungsprojekt der Universit?t Paderborn nutzt lernende Algorithmen zur Regelung intelligenter leistungselektronischer Systeme
Moderne Industrie- und Informationsgesellschaften werden von leistungselektronischen Energiewandlern angetrieben, die elektrische Energie für verschiedene Anwendungen nutzbar machen. Beispiele sind Elektroantriebe in Fahrzeugen, Stromversorgungen von Serverfarmen oder auch die Integration von Windkraftanlagen und Photovoltaik-Kraftwerken in das Stromnetz. Aber: Die Leistungselektronik ist komplex. Ihre Anforderungen und Schaltungsdesigns variieren je nach Anwendung. Die Herausforderung besteht darin, diese Komplexit?t in den Griff zu bekommen, insbesondere bei der Regelung der Systeme. Bislang sind es die Expert*innen, die die Regelung manuell und individuell für jede Anwendung auslegen und programmieren müssen. Das ist aufw?ndig und wird angesichts des zunehmenden Fachkr?ftemangels zu einem Problem. Wissenschaftler*innen der Universit?t Paderborn arbeiten deshalb an einem neuartigen Ansatz zur Regelung von leistungselektronischen Systemen mithilfe von künstlicher Intelligenz (KI). Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit rund 1,8 Millionen Euro gef?rderte ?VIP+“-Vorhaben startet im Oktober. Bei dem F?rderprogramm werden vielversprechende Forschungsergebnisse auf ihre Praxisf?higkeit und Umsetzbarkeit für eine sp?tere Anwendung hin validiert. Ziel ist es, diese Ergebnisse im Anschluss an die F?rderung in Produkte, Prozesse und Dienstleistungen zu überführen.
?Die Regelung beinhaltet ein mathematisches Programm zum Betrieb der Leistungselektronik und die Implementierung der entsprechenden Regelungssoftware auf einer digitalen Plattform. Heutzutage werden haupts?chlich heuristische Ans?tze verwendet. Diese sind zwar schnell und einfach ausgelegt, gehen aber mit Kompromissen bei der Leistungsf?higkeit einher, insbesondere bei der Energieeffizienz und dem dynamischen Verhalten. Optimale Regelungsverfahren k?nnten die Leistung theoretisch steigern, haben sich aber trotz intensiver Forschung in den letzten Jahrzehnten in der industriellen Praxis aufgrund des sehr hohen Umsetzungsaufwands nicht durchgesetzt“, erkl?rt Dr.-Ing Oliver Wallscheid, der das Vorhaben leitet. Das will das Team um den Ingenieur ?ndern.
In Vorarbeiten haben die beteiligten Wissenschaftler*innen bereits die grunds?tzliche Machbarkeit einer vollautomatisierten und lernenden Regelungsarchitektur unter Laborbedingungen demonstriert. 365足彩投注_365体育投注@ reduziert den menschlichen Arbeitsaufwand massiv und erreicht gleichzeitig h?chste Systemleistungen. Dieser erste Erfolg beruht auf einer Kombination von Methoden des datengetriebenen best?rkenden Lernens sowie modellpr?diktiver Regelungsverfahren – und somit letztendlich aus einer Verschmelzung von künstlicher und menschlicher Intelligenz in einen Algorithmus. In der nun folgenden Validierungsphase überprüfen die Expert*innen den neuen Ansatz auf seine potentielle industrielle Verwertbarkeit. Konkret geht es um die Frage, ob die bisherigen Ergebnisse auf beliebige leistungselektronische Systeme übertragen werden k?nnen. Aspekte der funktionalen Sicherheit, Robustheit und erforderlichen Rechenressourcen der KI-basierten Regelungen werden ebenfalls untersucht. Die KI-basierten Regelungsverfahren k?nnten eine revolution?re Ver?nderung in der Entwicklung und Inbetriebnahme von leistungselektronischen Systemen in zahlreichen Industriebranchen einleiten.
