Entwurf von Auswerte-, Fehlerkorrektur- und Kalibrierungsverfahren für XMR-Sensoren

Heutzutage sind Gleichspannungssysteme auf Grund der steigenden Zahl von effizient geregelten elektrischen Verbrauchern und Quellen im Vergleich zum letzten Jahrzehnt wesentlich weiter verbreitet. Nicht nur im Hochspannungsbereich verdrängen die Gleichspannungssysteme die Wechselspannungssysteme in fast allen schnell wachsenden Märkten, wie z.B. bei Speicherlösungen für erneuerbare Energie, in Internet- und Telekommunikationsdatenzentren oder bei Schnell-Ladesystemen für Elektroautos. Allerdings ist eine galvanisch getrennte Messung von Gleichspannung und Gleichstrom für Nieder- und Mittelspannung, technisch und wissenschaftlich betrachtet, im Vergleich zur Wechselstrommessung noch deutlich weniger weit entwickelt.

Diese Dissertation befasst sich mit der Realisierung und der Verbesserung von magnetoresistiven (MR) Strom- und Spannungsmesssystemen. Es wurde das mathematische Verfahren der B-Spline-Interpolation angewendet, und zwei neuartige Hysteresekompensationsmethoden, die auf gesteuerten Magnetfeldpulsen basieren, wurden entwickelt. Diese Kombination beider Verfahren ist in der Lage, die Störgrößen Nichtlinearität, Offset- und Temperaturabhängigkeit sowie Hysterese in bisher nicht gekanntem Maße zu kompensieren. Für die Reduzierung des Kalibrierungsaufwands der B-Spline-Modellierung wurden zwei Kalibrierungsverfahren entwickelt, und damit wurde der bisher hohe Aufwand für die Kalibrierung, welcher einer industriellen Implementierung noch im Wege stand, drastisch reduziert. Das resultierende Gesamtkonzept ist eine Lösung für einen einfachen preisgünstigen gleichstromfähigen Sensor mit geringer Leistungsaufnahme und gleichzeitig guter Genauigkeit in einem großen Temperaturbereich für die galvanisch getrennte Strom- und Spannungsmessungen.