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BA – Untersuchungen zum DC/DC-Wandler

Untersuchungen zu einem bidirektionalen isolierenden DC/DC-Wandler

Kurzzusammenfassung

In dieser Arbeit wird die Topologie eines neu entwickelten, bidirektional betreibbaren und isolierenden DCDC-Wandlers untersucht, der aufgrund seiner Eigenschaften besonders störungsarm ist und für alle Arbeitspunkte Gleichtakt- sowie Gegentaktstörungen reduziert. Ein besonderes Augenmerk der Untersuchung liegt auf der Findung einer Beschreibung der Leistungsübertragung der neuen Topologie, die mit LNDAB (Low-Noise-Dual-Active-Bridge) bezeichnet wird. These ist, dass das Übertragungsverhalten der LNDAB dem zweier parallel geschalteter Dual-Active-Bridges gleicht. Zur Verifizierung dieser Aussage, wird zuerst durch graphische Überlegung ein Bezug zur DAB-Topologie geschaffen und die theoretischen Überlegungen anschließend durch Simulation überprüft. Aufgrund des sehr symmetrischen Aufbaus der Schaltung ist es möglich die Simulationsanalyse schrittweise zu gestalten und zuerst die halbe Schaltung der LNDAB (HLNDAB) auf ihr Übertragungsverhalten im Vergleich zur DAB zu untersuchen. Die Bildung der Simulationsmodelle von HLNDAB (Half-Low-Noise- Dual-Active-Bridge) und DAB erfolgen unter dem Aspekt, eine Gegenüberstellung der beiden Topologien zu ermöglichen. Nachfolgend wird aus dem Modell der HLNDAB das Simulationsmodell der LNDAB gebildet und die sich ergebende Leistungsübertragung mit der einer Parallelschaltung aus zwei DABs verglichen. Die dabei ermittelten Simulationsergebnisse bestätigen die theoretisch hergeleitete Überlegung, dass die Leistungsübertragung der neuen LNDAB dem Übertragungsverhalten der DAB gleicht.

Abstract

This thesis researches a new bidirectional and isolated DC-DC converter, which is nearly interference free because of its characteristics. The converter reduces  common-mode noises and differential-mode noises in all operating  points. The attention of the examination is to find a description of the  power flow.  The consideration is, that the response characteristics of the LNDAB (Low Noise Dual-Active-Bridge) is the same as the behavior of two parallel switched DABs. To verify this statement, a reference to the DAB-topology is created by a graphical consideration. The results of the graphical derivation are checked by simulation. It is possible to divide the simulation analysis step by step, because of the very symmetrical design of the circuit. First the half of the circuit of the LNDAB (HLNDAB) is examined for its transmission behavior compared to the DAB. The simulation models of HLNDAB (Half-Low-Noise-Dual-Active-Bridge) and DAB are carried out in order to allow a comparison of the two topologies. After that the simulation model of the LNDAB is formed and the resulting power transmission is compared with the behavior of two parallel DABs. The simulation results confirm the theoretically derivation, that the power transmission of the new LNDAB is similar to the behavior of a DAB.

Bearbeiterin: Laura Klein

Betreuer: Stefan Zeltner (Fraunhofer IISB) – Telefon: 09131-761140; Email: Stefan.Zeltner@iisb.fraunhofer.de

Für Studienfächer: Mechatronik

Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Martin März