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Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik
Forschung

Bidirektionale DC/DC Wandler


Bidirektionale DC/DC Wandler mit einem hohen Übersetzungsverhältnis werden für verschiedenen Anwendungen benötigt. In Photovoltaik-Anlagen können bidirektionale DC/DC Wandler eingesetzt werden, um den Akku direkt DC-seitig zu koppeln und somit die Verluste zu minimieren. Ein weiterer Anwendungsfall wäre die Anbindung des bidirektionalen Wandlers an einer DC- Stromschiene in einer Industrieanlage mit einer Elektrohängebahn. Schnelle Beschleunigungsvorgänge oder auch Hub-/Senkbewegungen können durch die Anbindung eines Superkondensators an die Stromschiene mit einem DC/DC-Wandler gepuffert werden.

Zur Stabilisierung von DC-Netzen mit DC/DC Wandlern und Superkondensatoren wird eine schnelle Regelung benötigt. Eine schnellere Ausregelung kann mit hohen Schaltfrequenzen erreicht werden. Es werden neuartige Leitungshalbleiter (SiC, GaN) eingesetzt, sodass dies erreicht werden kann. Dennoch müssen besondere Modulationsverfahren eingesetzt werden, um die Verluste zu minimieren. Eine weitere Herausforderung stellt der Transformator dar. Durch die hohen Schaltfrequenzen können parasitäre Elemente nicht mehr unberücksichtigt bleiben und müssen bei der Optimierung mit eingebunden werden.

  • Entwicklung von schnellschaltender Leitungselektronik zur Stabilisierung von DC Grids und Pufferung von Lastschwankungen
  • Simulation und Optimierung von Transformatoren mit hohem Übersetzungsverhältnis zum Einsatz in bidirektionalen Wandlern (Ansys Maxwell, FEMM)
Verschachtelter Aufbau eines Transformators mit einem Übersetzungsverhältnis von n=15
Modularer Aufbau zur Optimierung verschiedener Schaltungsteile

Kontakt

Publikationen

Lenzen, P.; Pfost, M.: Optimized Control Scheme to Achieve ZVS for the Complete Pre-Charging Phase of Supercapacitors with a 500 kHz SiC- and GaN-Based Dual Active Bridge, European Conference on Power Electronics and Applications (EPE'22 ECCE Europe), Hannover, Germany, 09.2022, ISBN: 978-9-0758-1539-9

Lenzen, P.; Pfost, M.: 500 kHz SiC- and GaN-based Dual Active Bridge with Voltage Conversion between 48 V and 650 V, International Exhibition and Conference for Power Electronics, Intelligent Motion, Renewable Energy and Energy Management (PCIM Europe 2022), Nürnberg, Germany, 05.2022, DOI: 10.30420/565822014