Praktische Auslegungskonflikte und Betriebsstrategien von Dual-Active-Bridge-DC-DC-Bordnetzwandlern / von Christian Winter, M.Sc. Wuppertal, 2024
Inhalt
- Danksagung
- Kurzfassung
- Inhaltsverzeichnis
- Abkürzungsverzeichnis
- Symbolverzeichnis
- 1 Einleitung
- 2 Stand der Technik
- 2.1 Aufbau von Bordnetzwandlern
- 2.2 Funktionsweise von Bordnetzwandlern
- 2.3 Modellbildung für Dual-Active-Bridge-Wandler
- 3 Planare Transformatoren mit hohem Windungszahlverhältnis
- 4 Hochstromfähige Schaltzellen auf Basis von Leiterplattentechnologie
- 4.1 Einfluss der Schaltzelleninduktivität auf die Schaltverluste
- 4.2 Reduktion der Schaltzelleninduktivität
- 5 Erweitertes Wandlermodell zur Abbildung nicht-idealer Effekte
- 6 Asymmetrische Transformatorauslegung zur Bauraum- und Kostenoptimierung
- 6.1 Optimierung der Hauptinduktivität
- 6.2 Identifikation der auslegungsrelevanten Betriebspunkte
- 6.3 Schaltstromreduktion durch asymmetrisches Windungszahlverhältnis
- 6.4 Verlustlimitierung der Hochstromschaltzelle
- 7 Regelbarkeit in Übergangsbereichen (Totzeiteffekte)
- 7.1 Identifikation von Betriebsbereichen mit Stagnationseffekt
- 7.2 Minimierung des Totzeiteffekts durch Stellgrößenüberlagerung
- 8 Experimenteller Aufbau und Verifikation
- 8.1 Leiterplattenintegrierter Dual-Active-Bridge-Wandler
- 8.2 Elektrische Verifikation
- 8.3 Effizienzanalyse
- 8.4 Thermische Verifikation
- 9 Zusammenfassung und Ausblick
- A Anhang
- A.1 Erhöhung der Längsinduktivität mittels primärseitiger Spule
- A.2 Transformatorkonzeptvergleich bei Variation von Designparametern
- A.3 Ergänzende Abschaltverlustbetrachtungen
- A.4 PCB-Layouts der Schaltzellendesigns
- A.5 MATLAB-Skript zur Transformatorstromanalyse im Frequenzbereich
- A.6 Arbeitspunktabhängige EMV-Filter-Rückwirkung
- A.7 Optimierte Modulation zur Reduktion von DC-Transformatorströmen
- A.8 Maximale Hauptinduktivität zur Vermeidung von Sättigungseffekten
- A.9 Simulationsmodell zur Auswertung von Totzeiteffekten
- A.10 Grenzen des weichschaltenden Betriebsbereichs
- A.11 Impedanzanalyse des Transformatorprototyps
- A.12 Filtertopologie des Wandlerprototyps
- A.13 Ergänzende thermische Messdaten der Wandlerverifikation
- B Literatur