Suchergebnis: Katalogdaten im Frühjahrssemester 2015

Elektrotechnik und Informationstechnologie Master Information
Fächer der Vertiefung
Insgesamt 42 KP müssen im Masterstudium aus Vertiefungsfächern erreicht werden. Der individuelle Studienplan unterliegt der Zustimmung eines Tutors.
Electronics and Photonics
Empfohlene Fächer
Diese Fächer sind eine Empfehlung. Sie können Fächer aus allen Vertiefungsrichtungen wählen. Sprechen Sie mit Ihrem Tutor.
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
151-0620-00LEmbedded MEMS Lab Information
Number of participants limited to 15.
W5 KP3PK. Chikkadi, S. Blunier
KurzbeschreibungPraktischer Kurs: Die Teilnehmer lernen die Einzelprozessschritte zur Herstellung eines MEMS (Micro Electro Mechanical System) kennen und führen diese in Reinräumen selbständig durch. Sie erlernen ausserdem die Anforderungen für die Arbeit in Reinräumen. Die Prozessierung und Charakterisierung wird in einem Abschlussbericht dokumentiert und ausgewertet.
LernzielDie Teilnehmer lernen die Einzelprozessschritte zur Herstellung eines MEMS (Micro Electro Mechanical System) kennen. Sie führen diese in Laboren und Reinräumen selbständig durch. Die Teilnehmer erlernen ausserdem die speziellen Anforderungen (Sauberkeit, Sicherheit, Umgang mit Geräten und gefährlichen Chemikalien) für die Arbeit in Reinräumen und Laboren. Die gesamte Herstellung, Prozessierung und Charakterisierung wird in einem Abschlussbericht dokumentiert und ausgewertet.
InhaltUnter Anleitung werden die Einzelprozessschritte der Mikrosystem- und Siliziumprozesstechnik zur Herstellung eines Beschleunigungssensors durchgeführt:
-Photolithographie, Trockenätzen, Nassätzen, Opferschichtätzung, Kritische-Punkt-Trocknung, diverse Reinigungsprozesse
- Aufbau- und Verbindungstechnik am Beispiel der elektrischen Verbindung von MEMS und elektronischer Schaltung in einem Gehäuse
- Funktionstest und Charakterisierung des MEMS
- Schriftliche Dokumentation und Auswertung der gesamten Herstellung, Prozessierung und Charakterisierung
SkriptEin Skript wird vor der Veranstaltung verteilt (während der Informationsveranstaltung).
LiteraturDas Skript ist ausreichend für die erfolgreiche Teilnahme des Praktikums.
Voraussetzungen / BesonderesDie Teilnahme an allen hier aufgeführten Veranstaltungen ist Pflicht.
Beschränkte Platzzahl, sehen Sie den englischen Text:

Participating students are required to attend all scheduled lectures and meetings of the course.

Participating students are required to provide proof that they have personal accident insurance prior to the start of the laboratory portion of the course.

This master's level course is limited to 15 students per semester for safety and efficiency reasons.
If there are more than 15 students registered, we regret to restrict access to this course by the following rules:

Priority 1: master students of the master's program in "Micro and Nanosystems"

Priority 2: master students of the master's program in "Mechanical Engineering" with a specialization in Microsystems and Nanoscale Engineering (MAVT-tutors Profs Daraio, Dual, Hierold, Koumoutsakos, Nelson, Norris, Park, Poulikakos, Pratsinis, Stemmer), who attended the bachelor course "151-0621-00L Microsystems Technology" successfully.

Priority 3: master students, who attended the bachelor course "151-0621-00L Microsystems Technology" successfully.

Priority 4: all other students (PhD, bachelor, master) with a background in silicon or microsystems process technology.

If there are more students in one of these priority groups than places available, we will decide by drawing lots.
Students will be notified at the first lecture of the course (introductory lecture) as to whether they are able to participate.

The course is offered in autumn and spring semester.
227-0158-00LSemiconductor Transport Theory and Monte Carlo Device Simulation Information W4 KP2V + 1UF. Bufler, A. Schenk
KurzbeschreibungZum einen wird die Halbleitertransporttheorie einschliesslich der dafür notwendigen Quantenmechanik behandelt. Zum anderen wird die Boltzmann-Gleichung mit den stochastischen Methoden der Monte Carlo
Simulation gelöst. Die Uebungen betreffen u.a. TCAD-Simulationen von MOSFETs. Die Thematik umfasst
daher theoretische Physik, Numerik und praktische Anwendungen.
LernzielEinerseits soll der Brückenschlag zwischen der mikroskopischen Physik und deren konkreter Anwendung in der Bauelementsimulation aufgezeigt werden, andererseits steht die Vermittlung der dabei zum Einsatz kommenden numerischen Techniken im Vordergrund.
InhaltQuantentheoretische Grundlagen I (Zustandsvektoren, Schrödinger- und Heisenbergbild). Bandstruktur (Bloch-Theorem, eindimensionales periodisches Potential, Zustandsdichte). Pseudopotentialtheorie (Kristallsymmetrien, reziprokes Gitter, Brillouinzone). Semiklassische Transporttheorie (Boltzmann-Transportgleichung [BTG], Streuprozesse, linearer Transport). Monte Carlo Methode (Monte Carlo Simula- tion als Lösungsmethode der BTG, Algorithmus, Erwartungswerte). Implementationsaspekte des Monte Carlo Algorithmus (Diskretisierung der Brillouinzone. Selbststreu- ung nach Rees, Acceptance-Rejection Methode, etc.). Bulk Monte Carlo Simulation (Geschwindigkeits-Feld-Kurven, Teilchengeneration, Energieverteilungen, Transportparameter). Monte Carlo Bauelementesimulation (ohmsche Randbedingungen, MOSFET-Simulation). Quantentheoretische Grundlagen II. (Grenzen der semiklassischen Transporttheorie, quantenmechanische Ableitung der BTG, Markov-Limes).
SkriptVorlesungsskript
227-0366-00LIntroduction to Computational Electromagnetics Information W6 KP4GC. Hafner, J. Leuthold, J. Smajic
KurzbeschreibungAn overview over the most prominent methods for the simulation of electromagnetic fields is given This includes domain methods such as finite differences and finite elements, method of moments, and boundary methods. Both time domain and frequency domain techniques are considered.
LernzielOverview of numerical methods for the simulation of electromagnetic fields and hands-on experiments with selected methods.
InhaltOverview of concepts of the main numerical methods for the simulation of electromagnetic fields: Finite Difference Method, Finite Element Method, Transmission Line Matrix Method, Matrix Methods, Multipole Methods, Image Methods, Method of Moments, Integral Equation Methods, Beam Propagation Method, Mode Matching Technique, Spectral Domain Analysis, Method of Lines. Applications: Problems in electrostatic and magnetostatic, guided waves and free-space propagation problems, antennas, resonators, inhomogeneous transmissionlLines, nanotechnic, optics etc.
SkriptDownload from: http://alphard.ethz.ch/hafner/Vorles/lect.htm
Voraussetzungen / BesonderesFirst half of the semester: lectures; second half of the semester: exercises in form of small projects
227-0376-00LZuverlässigkeit von Schaltungen und SystemenW4 KP2V + 1UU. Sennhauser, M. Held
KurzbeschreibungZuverlässigkeit und Verfügbarkeit sind grundlegend für sichere und nachhaltige Produkte der Kommunikations-, Energie- und Medizintechnik, der Luft- und Raumfahrt und der Elektronik. Sie werden als stochastische und physikalische Prozesse beschrieben und müssen bezüglich Funktionalität, Umweltverträglichkeit und Kosten optimiert werden. Die notwendigen Grundlagen werden vermittelt.
LernzielVermittlung der Grundlagen und Methoden der Systemtechnik zur Entwicklung zuverlässiger Bauteile, Geräte und Systeme.
InhaltQualitätssicherung technischer Systeme (Übersicht); Einführung in stochastische Prozesse; Zuverlässigkeitsanalysen; Entwurf und Untersuchung störungstoleranter Strukturen; Wahl und Qualifikation von Bauteilen; Instandhaltbarkeitsanalysen (Übersicht); Entwicklungsricht- linien für Zuverlässigkeit, Instandhaltbarkeit und Software-Qualität; Zuverlässigkeits- und Verfügbarkeitsanalysen reparierbarer Systeme (Übersicht), Zuverlässigkeitsprüfungen (Übersicht).
SkriptEin Skript wird abgegeben.
LiteraturZuverlässigkeit von Geräten und Systemen, Springer Verlag 1997
227-0468-00LAnalog Signal Processing and Filtering Information
Suitable for Master Students as well as Doctoral Students.

This course will be offered in Autumn Semester from HS 2015 on.
It won't be offered in Spring 2016 anymore.
W6 KP2V + 2UH. Schmid
KurzbeschreibungThis lecture provides a wide overview over analogue (mostly integrated) filters (continuous-time and discrete-time), amplifiers, and sigma-delta converters, and gives examples with sensor interfaces and class-D audio drivers. All circuits are treated using a signal-flow view. The lecture is suitable for both analog and digital designers.
LernzielThis lecture provides a wide overview over analogue (mostly integrated) filters (continuous-time and discrete-time), amplifiers, and sigma-delta converters, and gives examples with sensor interfaces and class-D audio drivers. All these circuits are treated using a signal-flow view. The lecture is suitable for both analog and digital designers. The way the exam is done allows for the different interests of the two groups.

The learning goal is that the students can apply signal-flow graphs and can understand the signal flow in such circuits and systems (including non-ideal effects) well enough to enable them to gain an understanding of further circuits and systems by themselves.
InhaltAt the beginning, signal-flow graphs in general and driving-point signal-flow graphs in particular are introduced. We will use them during the whole term to analyze circuits and understand how signals propagate through them. The theory and CMOS implementation of active Filters is then discussed in detail using the example of Gm-C filters. Theory and implementation of opamps, current conveyors, and inductor simulators follow. The link to the practical design of circuits and systems is done with an overview over different quality measures and figures of merit used in scientific literature and datasheets. Finally, an introduction to switched-capacitor filters and circuits is given, including sensor read-out amplifiers, correlated double sampling, and chopping. These topics form the basis for the longest part of the lecture: the discussion of sigma-delta A/D and D/A converters, which are portrayed as mixed analog-digital (MAD) filters in this lecture.
SkriptThe base for these lectures are lecture notes and two or three published scientific papers. From these papers we will together develop the technical content.

Details: http://people.ee.ethz.ch/~hps/asfwiki/

Some material is protected by password; students from ETHZ who are interested can write to haschmid@ethz.ch to ask for the password even if they do not attend the lecture.
Voraussetzungen / BesonderesPrerequisites: Recommended (but not required): Stochastic models and signal processing, Communication Electronics, Analog Integrated Circuits, Transmission Lines and Filters.

Knowledge of the Laplace Transform (transfer functions, poles and zeros, bode diagrams, stability criteria ...) and of the main properties of linear systems is necessary.
227-0659-00LIntegrated Systems Seminar Information W1 KP1SA. Schenk
KurzbeschreibungIm "IIS Fachseminar" lernen die Studierenden Themen, Ideen oder Probleme der wissenschaftlichen Forschung zu vermitteln durch Hören von Vorträgen erfahrener Sprecher und durch eine eigene Präsentation einer wissenschaftlichen Arbeit in einer Konferenz-typischen Situation mit spezifischer Zuhörerschaft.
LernzielDas Seminar hat das Ziel, Studierenden und Doktorierenden die wichtigsten Grundlagen einer soliden Präsentationstechnik zu vermitteln. Die Teilnehmer haben die Gelegenheit, sich in ein aktuelles Thema durch Literaturstudium einzuarbeiten und die erzielten Ergebnisse in einem 20-minütigen Vortrag auf Englisch zu präsentieren. Der Besuch des Seminars ermöglicht, einen Überblick über aktuelle Probleme der Nanoelektronik und Bio-Elektromagnetik zu bekommen.
InhaltDas Seminar befasst sich mit aktuellen Themen des Designs von digitalen integrierten Schaltungen, der physikalischen Charakterisierung in der Nanoelektronik und der Bio-Elektromagnetik Simulation.

Die Studiernden lernen Einführung in professionelles Literaturstudium, Präsentationstechnik, Planung und Erstellung eines wissenschaftlichen Vortrages.
SkriptPräsentationsunterlagen
Literaturmit dem Betreuer zu diskutieren
227-0662-00LOrganic and Nanostructured Optics and Electronics Information W6 KP4GV. Wood
KurzbeschreibungThis course examines the optical and electronic properties of excitonic materials that can be leveraged to create thin-film light emitting devices and solar cells. Laboratory sessions provide students with experience in synthesis and optical characterization of nanomaterials as well as fabrication and characterization of thin film devices.
LernzielGain the knowledge and practical experience to begin research with organic or nanostructured materials and understand the key challenges in this rapidly emerging field.
Inhalt0-Dimensional Excitonic Materials (organic molecules and colloidal quantum dots)

Energy Levels and Excited States (singlet and triplet states, optical absorption and luminescence).

Excitonic and Polaronic Processes (charge transport, Dexter and Förster energy transfer, and exciton diffusion).

Devices (photodetectors, solar cells, and light emitting devices).
LiteraturLecture notes and reading assignments from current literature to be posted on website.
Voraussetzungen / BesonderesCourse grade will be based on a final project.
227-0664-00LTechnology and Policy of Electrical Energy StorageW4 KP2GV. Wood, T. Schmidt
Kurzbeschreibung
LernzielThe students will learn of the complexity involved in battery research, design, production, as well as in investment, economics and policy making around batteries. Students from technical disciplines will gain insights into policy, while students from social science backgrounds will gain insights into technology.
InhaltWith the global emphasis on decreasing CO2 emissions, achieving fossil fuel independence, and integrating renewables on the electric grid, developing and implementing energy storage solutions for electric mobility and grid stabilization represent a key technology and policy challenge. The class will focus on lithium ion batteries since they are poised to enter a variety of markets where policy decisions will affect their production, adoption, and usage scenarios. The course considers the interplay between technology, economics, and policy.
SkriptMaterials will be made available on the website.
LiteraturMaterials will be made available on the website.
Voraussetzungen / BesonderesStrong interest in energy and technology policy.
Energy and Power Electronics
Kernfächer
Diese Fächer sind besonders Empfohlen, um sich in "Energy and Power Electronics" zu vertiefen.
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
227-0528-00LPower System Dynamics and Control Information W6 KP4GG. Andersson, M. Zima
KurzbeschreibungDynamische Vorgänge im Netz, Turbinen- und Spannungsregelung, Stabilität, Leitungsschutz.
LernzielDynamische Vorgänge im Netz, Turbinen- und Spannungsregelung, Stabilität, Leitungsschutz.
InhaltDynamische Eigenschaften von elektrischen Maschinen, Netzen, Verbrauchern und der damit verbundenen Systeme, Modelle von Kraftwerken und Turbinen, Turbinenregelung, Frequenz-Leistungsregelung, Ener- gieaustausch in Netzen, Modell der Synchronmaschine am Netz, Zweiachsentheorie, transientes Modell, Blockdiagramm, Verhalten der Maschine bei grossen Störungen, transiente Stabilität, Flächenkriterium, Modell für kleine Störungen, Spannungsregelung und statische Stabilität, Charakteristik von Schutzsystemen (Selek- tivität, Zuverlässigkeit, Reservefunktion, Wirtschaftlichkeit), Schutzprinzipien, Leitungsschutz, Distanzschutz, Erdrückleitung, Einfluss der Fehlerimpedanz, Einspeiseverhältnisse, Auslösecharakteristiken und Staffelung, Differentialschutz, Phasenvergleichsschutz, Richtungsvergleichschutz, digitale Schutzapparate, Algorithmen, Fehlerortung, intelligente Alarmverarbeitung, Anwendung von Expertensystemen.
SkriptAutographie, Literaturauszüge.
227-0248-00LPower Electronic Systems II Information W6 KP4GJ. W. Kolar
KurzbeschreibungThis course details structures, operating ranges, and control concepts of modern power electronic systems to provide a deeper understanding of power electronic circuits and power components. Most recent concepts of high switching frequency AC/DC converters and AC/AC matrix inverters are presented. Simulation exercises, implemented in GeckoCIRCUITS, are used to consolidate the concepts discussed.
LernzielThe objective of this course is to convey knowledge of structures, operating ranges, and control concepts of modern power electronic systems. Further objectives are: to know most recent concepts and operation modes of high switching frequency AC/DC converters and AC/AC matrix inverters; to develop a deeper understanding of multi-pulse power converter circuits, transformers, and electromechanical energy converters; and to understand in-depth details of power electronic systems. Simulation exercises, implemented in the electric circuit simulator GeckoCIRCUITS, are used to consolidate the presented theoretical concepts.
InhaltConverter dynamics and control: State Space Averaging, transfer functions, controller design, impact of the input filter on the converter transfer functions.
Performance data of single-phase and three-phase systems: effect of different loss components on the efficiency characteristics, linear and non-linear single phase loads, power flow of general three-phase systems, space vector calculus.
Modeling and control of three-phase PWM rectifiers: system characterization using rotating coordinates, control structure, transfer functions, operation with symmetrical and unsymmetrical mains voltages.
Scaling laws of transformers and electromechanical actuators.
Drives with permanent magnet synchronous machines: basic function, modeling, field-oriented control.
Unidirectional AC/DC converters and AC/AC converters: voltage and current DC link converters, indirect and direct matrix converters.
SkriptLecture notes and associated exercises including correct answers, simulation program for interactive self-learning including visualization/animation features.
Voraussetzungen / BesonderesPrerequisites: Introductory course on power electronics.
227-0529-00LSmartGrids: System Optimization of Smart and Liberalized Electric Power Systems Information W6 KP4GR. Bacher
KurzbeschreibungModel based optimization of SmartGrids systems considering Physics, Economics and Legislation; Optimality conditions and solutions; Lagrange-Multipliers and market prices; Price incentives in case of restrictions and grid constraints; Transmission grid congestions and implicit auctions; Security of supply with high variability + market requirements; Electricity market and SmartGrids system models.
Lernziel- Understanding the legal, physical and market based framework for Smart Grid based electric power systems.
- Understanding the theory of mathematical optimization models and algorithms for a secure and market based operation of Smart Power Systems.
- Gaining experience with the formulation, implementation and computation of constrained optimization problems for Smart Grid and market based electricity systems.
Inhalt- Legal conditions for the regulation and operation of electric power systems (CH, EU).
- Physical laws and constraints in electric power systems.
- Special characteristics of the good "electricity".
- Optimization as mathematical tool for analyzing network based electric power systems.
- Types of optimization problems, optimality conditions and optimization methods.
- Various electricity market models, their advantages and disadvantages.
- SmartGrids: The new energy system and compatibility issues with traditional market models.
SkriptText book is continuously updated and distributed to students.
LiteraturClass text book contains active hyperlinks related to back ground material.
Voraussetzungen / BesonderesMotivation, Active participation (discussions). Numerical analysis, power system basics and modeling, optimization basics
227-0207-00LNonlinear Systems and Control Information
Voraussetzung: Control Systems (227-0103-00L)
W6 KP4GE. Gallestey Alvarez, P. F. Al Hokayem
KurzbeschreibungVermittlung von den Grundlagen für die Modellierung und Analyse von Nichtlineare Systeme,sowie eine Übersicht der verschiedene nichtlinearen Reglerentwurfsmethoden.
LernzielDie Studenten kennen die unterschiede zwischen lineare und nichtlineare Systeme, die Mathematische Grundlagen für deren Modellierung und Analyse, und kene auch die verschiedene Möglichkeiten, einen Regler für das nichtlineares System zu entwerfen.
InhaltFast alle in der Praxis auftretenden Regelprobleme zeichnen sich durch einen mehr oder weniger ausgeprägten nichtlinearen Charakter aus. In manchen Fällen genügt die Anwendung linearer Regelverfahren. In vielen anderen Fällen kann befriedigendes Regelverhalten lediglich durch Einsatz nichtlinearer Methoden erreicht werden. In den vergangenen Jahrzehnten sind auf dem Gebiet der nichtlinearen Regelung ausgereifte Methoden zur Bearbeitung praktischer nichtlinearer Regelungsprobleme entwickelt worden.
Diese Vorlesung versteht sich als Einführung in das Gebiet der nichtlinearen Systemen und Regelung. Es werden keine Grundkenntnisse in nichtlinearer Regelung vorausgesetzt. Es wird aber angenommen, dass die Hörer mit Grundkonzepten der linearen Regelung vertraut sind, wie sie zum Beispiel im Kernfach "Regelsysteme" vermittelt werden.
SkriptEin Skript in englischer Sprache wird während der Vorlesung auf dem Homepage zur Verfügung gestellt.
LiteraturH.K. Khalil: Nonlinear Systems, Prentice Hall, 2001.
Voraussetzungen / BesonderesVoraussetzungen: Regelsysteme oder äquivalente Vorlesung.
227-0518-00LEnergiewandler der Mechatronik Information W6 KP4GU. Bikle, A. Colotti, L. Küng
KurzbeschreibungKenntnis der relevanten Zielparameter beim Designprozess von elektrischen Maschinen. Verständnis und Anwendung von Methoden, die bei der Designoptimierung eingesetzt werden.
LernzielKenntnis der relevanten Zielparameter beim Designprozess von elektrischen Maschinen. Verständnis und Anwendung von Methoden, die bei der Designoptimierung eingesetzt werden.
InhaltDas Einsatzgebiet der Elektrischen Maschinen reicht vom Uhrenantrieb über Motoren für Elektrowerkzeuge, Industrie- antriebe und Fahrzeuge bis zu den Genera- toren für die Energieerzeugung.
Ausgehend von den allgemeinen Grundlagen des Maschinendesigns werden für zwei ausgewählte Typen von elektrischen Maschinen Zielparameter hergeleitet und Optimierungsaufgaben behandelt. Rechnergestützte Methoden werden dabei eingesetzt wie: Finite Elemente oder Simulationen. Weiter werden praxisrelevante Modelle vorgestellt aus der höheren Elektrotechnik, sowie den direkt mitbeteiligten Fachgebieten wie Mechanik, Strömungstechnik/Kühlung, Isolationstechnik. Der Vorlesungsstoff wird in den Übungen anhand von praktischen Beispielen vertieft.
Integrierter Bestandteil der Vorlesung ist eine Industrieexkursion zur Veranschau- lichung in der Praxis.
SkriptManuskript zur Vorlesung; Arbeits- und Übungsblätter; Optimierungssoftware.
LiteraturReferenzen im Skript aufgeführt.
227-0536-00LMultiphysics Simulations for Power Systems Information W3 KP2V + 1UJ. Smajic
KurzbeschreibungThe goals of this course are a) understanding the fundamentals of the electromagnetic, thermal, mechanical, and coupled field simulations and b) performing effective simulations of primary equipment of electric power systems. The course is understood complementary to 227-0537-00L "Technology of Electric Power System Components", but can also be taken separately.
LernzielThe student should learn the fundamentals of the electromagnetic, thermal, mechanical, and coupled fields simulations necessary for modern product development and research based on virtual prototyping. She / he should also learn the theoretical background of the finite element method (FEM) and its application to low- and high-frequency electromagnetic field simulation problems. The practical exercises of the course should be done by using one of the commercially available field simulation software (Infolytica, ANSYS, and / or COMSOL). After completing the course the student should be able to properly and efficiently use the software to simulate practical design problems and to understand and interpret the obtained results.
Inhalt1. Elektromagnetic Fields and Waves: Simulation Aspects (1 lecture, 2 hours)
a. Short review of the governing equations
b. Boundary conditions
c. Initial conditions
d. Linear and nonlinear material properties
e. Coupled fields (electro-mechanical and electro-thermal coupling)

2. Finite Element Method for elektromagnetic simulations (5 lectures and 3 exercises, 16 hours)
a. Scalar-FEM in 2-D (electrostatic, magnetostatic, eddy-currents, etc.)
b. Vector-FEM in 3-D (3-D eddy-currents, wave propagation, etc.)
c. Numerical aspects of the analysis (convergence, linear solvers, preconditioning, mesh quality, etc.)
d. Matlab code for 2-D FEM for learning and experimenting

3. Practical applications (5 lectures and 5 exercises, 20 hours)
a. Dielectric analysis of high-voltage equipment
b. Nonlinear quasi-electrostatic analysis of surge arresters
c. Eddy-currents analysis of power transformers
d. Electromagnetic analysis of electric machines
e. Very fast transients in gas insulated switchgears (GIS)
f. Electromagnetic compatibility (EMC)
227-0537-00LTechnology of Electric Power System Components Information W6 KP4GC. Franck
KurzbeschreibungGrundlagen der Technologie wichtiger Komponenten der elektrischen Energieübertragungs- und -verteilsysteme (Primärtechnologie).
LernzielAm Ende der Vorlesung können die Studierenden die Primärkomponenten elektrischer Energiesysteme benennen und erklären warum und wo diese eingesetzt werden. Für die wichtigsten Komponenten können die Studierenden die Funktionsweise detailliert beschreiben und wichtige Grössen berechnen und abschätzen.
InhaltGrundlegende physikalische und ingenieurstechnische Aspekte beim Führen von Strom und Spannung zum Transport und der Verteilung elektrischer Energie. Technologiedimensionierend sind hierbei neben den elektrischen Grössen oft auch mechanische, thermische, chemische, umwelt- und materialtechnische und natürlich wirtschftliche Aspekte.
In der Vorlesung werden die wichtigsten traditionellen Komponenten besprochen, aber auch neuere Trends in der Energietechnik sowie die Auslegung der Komponenten mittels Simulation behandelt.
Die Vorlesungseinheiten werden teilweise von externen Experten (Entwickler oder Anwender der Komponenten) gehalten.
Es findet je eine Exkursion in ein EVU und ein Industrieunternehmen statt.

Die Vorlesung "Multiphysics Simulations for Power Systems 227-0536-00L" ist mit diesem Kurs aufeinander abgestimmt und ist als Ergänzung gedacht.
Skriptja
LiteraturZusätzliche Literatur wird über das elektronische Lehrdokumentensystem zur Verfügung gestellt.
Voraussetzungen / BesonderesInhalte der Vorlesung "Elektrische Energiesysteme" werden vorausgesetzt. Vorlesung "Hochspannungstechnik" wird empfohlen.
Empfohlene Fächer
Diese Fächer sind eine Empfehlung. Sie können Fächer aus allen Vertiefungsrichtungen wählen. Sprechen Sie mit Ihrem Tutor.
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
227-0376-00LZuverlässigkeit von Schaltungen und SystemenW4 KP2V + 1UU. Sennhauser, M. Held
KurzbeschreibungZuverlässigkeit und Verfügbarkeit sind grundlegend für sichere und nachhaltige Produkte der Kommunikations-, Energie- und Medizintechnik, der Luft- und Raumfahrt und der Elektronik. Sie werden als stochastische und physikalische Prozesse beschrieben und müssen bezüglich Funktionalität, Umweltverträglichkeit und Kosten optimiert werden. Die notwendigen Grundlagen werden vermittelt.
LernzielVermittlung der Grundlagen und Methoden der Systemtechnik zur Entwicklung zuverlässiger Bauteile, Geräte und Systeme.
InhaltQualitätssicherung technischer Systeme (Übersicht); Einführung in stochastische Prozesse; Zuverlässigkeitsanalysen; Entwurf und Untersuchung störungstoleranter Strukturen; Wahl und Qualifikation von Bauteilen; Instandhaltbarkeitsanalysen (Übersicht); Entwicklungsricht- linien für Zuverlässigkeit, Instandhaltbarkeit und Software-Qualität; Zuverlässigkeits- und Verfügbarkeitsanalysen reparierbarer Systeme (Übersicht), Zuverlässigkeitsprüfungen (Übersicht).
SkriptEin Skript wird abgegeben.
LiteraturZuverlässigkeit von Geräten und Systemen, Springer Verlag 1997
227-0730-00LPower Market II - Modeling and Strategic Positioning Information W6 KP4GD. Reichelt, G. A. Koeppel
KurzbeschreibungModell zur Bewertung von Optionen, Analyse der Sensitivitäten, Delta- und gammaneutrales Hedging eines Optionsportfolios, Modellierung von Kraftwerken in einem Portfolio von Verträgen, Bewertung mit der DCF-Methode im Vergleich zu Real Optionen.
LernzielModell zur Bewertung von Optionen, Analyse der Sensitivitäten, Delta- und gammaneutrales Hedging eines Optionsportfolios, Modellierung von Kraftwerken in einem Portfolio von Verträgen, Bewertung mit der DCF-Methode im Vergleich zu Real Optionen.
Inhalt5. Optionen und Derivate

6. Hedging Strategien
6.1 Delta and gamma-neutrales Hedging
6.2 Replizierendes Portfolio
6.3 Optionsstrategien

7. Finance und Bewertung
7.1 Bewertung von Anlagen, Kraftwerken und Netzen
7.2 Realoptionen

8. Commodities
8.1 Handel mit Commodities
8.2 Emissionshandel
8.3 Herkunftsnachweise

9. Marketing & Sales
9.1 Strukturierte Produkte
9.2 Marketing
SkriptHandouts - all material in English
Voraussetzungen / Besonderes2-tägige Exkursion, Referate von Vertretern aus der Wirtschaft
227-0221-00LModel Predictive Control Information Belegung eingeschränkt - Details anzeigen
Eintrag auf Einschreibeliste erforderlich (siehe "Besonderes").
W6 KP4GM. Morari
KurzbeschreibungSystem complexity and demanding performance render traditional control inadequate. Applications from the process industry to the communications sector increasingly use MPC. The last years saw tremendous progress in this interdisciplinary area. The course first gives an overview of basic concepts and then uses them to derive MPC algorithms. There are exercises and invited speakers from industry.
LernzielIncreased system complexity and more demanding performance requirements have rendered traditional control laws inadequate regardless if simple PID loops are considered or robust feedback controllers designed according to some H2/infinity criterion. Applications ranging from the process industries to the automotive and the communications sector are making increased use of Model Predictive Control (MPC), where a fixed control law is replaced by on-line optimization performed over a receding horizon. The advantage is that MPC can deal with almost any time-varying process and specifications, limited only by the availability of real-time computer power.
In the last few years we have seen tremendous progress in this interdisciplinary area where fundamentals of systems theory, computation and optimization interact. For example, methods have emerged to handle hybrid systems, i.e. systems comprising both continuous and discrete components. Also, it is now possible to perform most of the computations off-line thus reducing the control law to a simple look-up table.
The first part of the course is an overview of basic concepts of system theory and optimization, including hybrid systems and multi-parametric programming. In the second part we show how these concepts are utilized to derive MPC algorithms and to establish their properties. On the last day, speakers from various industries talk about a wide range of applications where MPC was used with great benefit.
There will be exercise sessions throughout the course where the students can test their understanding of the material. We will make use of the MPC Toolbox for Matlab that is distributed by MathWorks.
InhaltTentative Program

Day 1: Linear Systems I
Fundamentals of linear system theory – Review (system representations, poles, zeros, stability, controllability & observability, stochastic system descriptions, modeling of noise).

Day 2: Linear Systems II
Optimal control and filtering for linear systems (linear quadratic regulator, linear observer, Kalman Filter, separation principle, Riccati Difference Equation).

Days 3 and 4: Basics on Optimization
Fundamentals of optimization (linear programming, quadratic programming, mixed integer linear/quadratic programming, duality theory, KKT conditions, constrained optimization solvers).
Exercises.

Day 5: Introduction to MPC
MPC – concept and formulation, finite horizon optimal control, receding horizon control, stability and feasibility, computation.
Exercises.

Day 6: Numerical methods for MPC
Unconstrained Optimization, Constrained Optimization, Software applications

Day 7: Practical Aspects, Explicit & Hybrid MPC
- Reference tracking and soft constraints
- Explicit solution to MPC for linear constrained systems. Motivation. Introduction to (multi)-parametric programming through a simple example. Multi-parametric linear and quadratic programming: geometric algorithm. Formulation of MPC for linear constrained systems as a multi-parametric linear/quadratic program. A brief introduction to Multi-parametric Toolbox.
- MPC for discrete-time hybrid systems. Introduction to hybrid systems. Models of hybrid systems (MLD, DHA, PWA, etc.). Equivalence between different models. Modelling using HYSDEL. MLD systems. MPC based on MILP/MIQP. Explicit solution: mpMILP. Short introduction into dynamic programming (DP). Computation of the explicit MPC for PWA systems based on DP. Exercises.

Day 8: Applications
Invited speakers from industry and academia, different case studies

Day 9
Design exercise
SkriptScript / lecture notes will be provided.
Voraussetzungen / BesonderesPrerequisites:
One semester course on automatic control, Matlab, linear algebra.

ETH students:
As participation is limited, a reservation (e-mail: bolleal@control.ee.ethz.ch) is required. Please give information on your "Studienrichtung", semester, institute, etc.
After your reservation has been confirmed, please register online at www.mystudies.ethz.ch.

Interested persons from outside ETH:
It is not possible/needed to enrol as external auditor for this course. Please contact Alain Bolle to register for the course (bolleal@control.ee.ethz.ch).

We have only a limited number of places in the course, it is "first come, first served"!
227-0708-00LDiagnostik, Mess- und Prüftechnik in der Hochspannungstechnologie Information E-0 KP2SH.‑J. Weber
KurzbeschreibungDiskussion von verschiedenen Diagnostikmethoden zur Beurteilung von Isolationssystemen von energietechnischen Betriebsmitteln und Subsystemen. Selbständige Durchführung von messtechnischen Versuchen im Labor mit Hoch- und Niederspannungen. Kennenlernen der wichtigsten Prüfverfahren und internationalen Prüfvorschriften. Methoden zur Kalibrierung und Instandhaltung von Hochspannungsmessmitteln.
Lernzielsiehe oben
SkriptHandouts
Literatur- M. Beyer, W. Boeck, K. Möller, W. Zaengl: Hochspannungstechnik, Springer-Verlag, 1986
- A. Küchler: Hochspannungstechnik, Springer, Berlin, 3. Auflage, 2009
227-0516-01LElektrische Antriebssysteme I Information W6 KP4GP. Steimer, A. Omlin, C. A. Stulz
KurzbeschreibungIn Antriebssysteme I wird ein komplettes elektrisches Antriebssystem mit seinen Hauptkomponenten untersucht. Dazu gehören die elektrische Maschine, die Leistungshalbleiter, der Leistungsteil des Umrichters und die Regelung des gesamten Antriebssystems. Bei den Maschinen liegt das Schwergewicht auf der heute weit verbreiteten Asynchronmaschine, aber auch andere Antriebskonzepte werden behandelt.
LernzielDie Studierenden verstehen ein komplettes Antriebssystem mit seinen Hauptkomponenten wie elektrische Maschine, Leistungsteil des Umrichters und dazugehörige Regelung.
InhaltRepetition der Grundlagen (Mechanik, Magnetkreis); Drehfeldmaschinen (Asynchronmaschine und Synchronmaschine, stationäre und dynamsiche Betrachtung); Gleichstrommaschinen (inkl. Universalmotor); Leistungshalbleiter; Umrichtertopologien; Pulsmustererzeugung; Regelung (z.B. feldorientierte Regelung); Traktionseinsatz; Implementierung einer Regelung auf einem Mikroprozessorsystem.
SkriptSkript wird abgegegeben (hardcopy und elektronisch)
Voraussetzungen / BesonderesVoraussetzung: Kenntnisse die im Fach "Leistungselektronik" (HS) vermittelt werden.

Exkursion zu ABB Leistungselektronik und Mittelspannungsantriebe
  • Erste Seite Vorherige Seite Seite  3  von  5 Nächste Seite Letzte Seite     Alle