Entwurf eines einstufigen Ladewandlers auf Basis eines LLC-Resonanzwandlers / von Lukas Keuck, M.Sc. ; Erster Gutachter: Prof. Dr.-Ing. Joachim Böcker, Zweiter Gutachter: Prof. Dr.-Ing. Andreas Steimel. Paderborn, 2023
Inhalt
- Vorwort
- Zusammenfassung & Abstract
- Inhaltsverzeichnis
- Motivation & Ziele der Arbeit
- Schaltungsauslegung
- 2 Arbeitsbereich
- 2.1 Eingangsspannungsbereich
- 2.2 Ausgangsspannungsbereich
- 2.3 Beschränkung des Stromflusswinkels
- 2.4 Grundlage der Schaltungsauslegung
- 3 Auslegung des Resonanzkreises
- 3.1 Modellierung des Resonanzwandlers im Zeitbereich
- 3.1.1 Normierung
- 3.1.2 Schaltzustände
- 3.1.3 Ausgangsfilter
- 3.1.4 Betriebsarten
- 3.1.5 Numerische Lösung
- 3.1.6 Rechenaufwand
- 3.1.7 Experimentelle Verifikation
- 3.2 Analyse der Belastungsgrößen
- 3.2.1 Effektivwert des Resonanzstromes ILScycle
- 3.2.2 Effektivwert des Diodenstroms Ioutcycle
- 3.2.3 Abschaltstrom der Transistoren | iLS0 |
- 3.2.4 Schaltfrequenzüberhöhung fSmax/f0C
- 3.2.5 Spitzenspannung des Resonanzkondensators
- 3.2.6 Kommutierungsladung QC
- 3.2.7 Magnetische Hysterese-Kernbelastung
- 3.2.8 Fazit der Belastungsgrößenanalyse
- 3.3 Verlustmodellierung
- 4 Integrierter Transformator
- 4.1 Fundamentale Eigenschaften
- 4.2 Realisierung des Luftspalts
- 4.3 Wicklungsschema
- 4.4 Einsatz eines Streupfads
- 4.5 Reluktanzmatrix
- 4.6 Luftspaltlängen des Streupfad-Transformators
- 4.7 Transformatorverluste
- 4.7.1 Kernverlustmechanismen
- 4.7.2 Charakterisierung der Ferrit-Permeabilität
- 4.7.3 Charakterisierung der Ferrit-Permittivität
- 4.7.4 Wicklungsverluste
- 4.8 Optimierung des Streupfad-Transformators
- Regelungsentwurf
- Labormuster
- Fazit & Ausblick
- Literatur
- Abbildungsverzeichnis
- Tabellenverzeichnis
- Abkürzungen
- Formelzeichen
- Appendix
- A Analytische Lösungen der Resonanzkreisgrößen
- A.1 Normierung und Definitionen
- A.2 Schaltzustände
- A.3 Lösung der Betriebsart Cutoff
- A.4 Analytische Berechnung der Stressgrößen
- B Messmittel & Labormuster
- B.1 Eingesetzte Messmittel
- B.2 Luft- und Kriechstrecken des Laborprototyps
- B.3 Weitere Fotos der Labormuster
- C Eigene Publikationen