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BA – Einflüsse mehrphasiger Hochsetzsteller auf den Zwischenkreisstrom von Hochsetzsteller-Wechselrichtersystemen

Untersuchung der Einflüsse von mehrphasigen Hochsetzstellern auf den Zwischenkreisstrom eines Hochsetzsteller-Wechselrichtersystems

Kurzzusammenfassung

Eine häufig verwendete Technologie für die Anbindung von Batteriespeichern an Wechselstromnetze sind dreistufige Wechselrichter mit vorgeschaltetem DC-DC-Wandler. Dabei hat die Belastung der Zwischenkreiskondensatoren einen signifikanten Einfluss auf Leistungsdichte und Bauteilkosten des Systems. Durch eine aufeinander abgestimmte Ansteuerung des DC-DC-Wandlers und des Wechselrichters kann der Rippelstrom im Zwischenkreis ohne zusätzlichen Hardwareaufwand reduziert und somit die thermische Belastung der Kondensatoren verringert werden. In dieser Arbeit wurde ein solches System in der Simulationsumgebung PLECS aufgebaut und die Einflüsse von verschiedenen Wandlertopologien, Totzeiten in der Ansteuerung sowie Variation der Batteriespannung im Hinblick auf den Rippelstrom betrachtet. Die Ergebnisse wurden jeweils mit einem System mit konventioneller Ansteuerung verglichen. Es konnte eine Reduktion des Rippelstromes im Zwischenkreiskondensator um durchschnittlich 37 % erreicht werden.

Abstract

The most commonly used technology for grid-connected battery banks is a DC-DC converter with a three level inverter connected in series. The load in the DC-link capacitors is a big influence factor for power density and component costs. Therefore, a new control method for the DC-DC converter has been developed to reduce the ripple current and thus, reduce thermal stress in the DC- ink capacitors. In this thesis, a simulation Environment to verify the new control method has been built using the Simulation software PLECS. Within the simulation, different converter topologies, signal dead time and varying battery input voltages has been considered. The results were then compared to a system with a conventional control strategy. Using the new control strategy, the current ripple in the DC-link capacitors could be reduced by 37 %.

Bearbeiter: Florian Denkmeier

Betreuer: Andreas Lukaschik (Fraunhofer IISB) – Telefon: 0911-56854 9174; Email: Andreas.Lukaschik@iisb.fraunhofer.de

Für Studienfächer: Mechatronik

Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Martin März