Digitale Ansätze zur Regelung des Magnetisierungsstroms für isolierte DC-DC Wandler

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Beschreibung

Isolierte DC-DC Wandler eignen sich auf Grund ihrer hohen Leistungsdichte und des guten Wirkungsgrads sehr gut für den Einsatz in z.B. DC-Ladeanwendungen im höheren Leistungssegment. Methoden zur Verlustreduktion, wie das zero-voltage switching verbessern dabei die Performance des Wandlers erheblich. Hierbei werden durch eine entsprechende Ansteuerung über eine Phase-Shift-PWM die parasitären Eigenschaften der Leistungsbauteile genutzt, um ein resonantes Schalten der Leistungsschalter im Spannungsnulldurchgang zu ermöglichen. Der Transformator bringt das Problem eines DC-Offset-Stroms Ih,DC im Transformatorkern durch eine unvermeidbar unsymmetrische Spannungsbelastung mit sich. Als interne Systemgröße ist Ih,DC nicht messtechnisch erfassbar und kann für digitale Regelungsschemata nicht genutzt werden. Die Arbeit entwickelt und vergleicht 2 Ansätze zur Erfassung von Ih,DC über einen Luenberger-Beobachter und eine schaltungstechnische Möglichkeit. Entsprechende Berechnungsvorschriften zur Verlustabschätzung und Dimensionierung der Leistungsbauteile sind ebenfalls Gegenstand der Arbeit. Beide Ansätze liefern hierbei zufriedenstellende Ergebnisse und senken sowohl die Kosten als auch die Verluste der Topologie und verbessern das dynamische Regelverhalten.