Titelaufnahme

Titel
Entwurf eines akkumulatorbetriebenen hocheffizienten DC-DC Konverters mit frei wählbarer Ausgangskennlinie / von Franz Peter Musil
VerfasserMusil, Franz Peter
Begutachter / BegutachterinErtl, Johann
Erschienen2011
UmfangV, 88 Bl.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Dipl.-Arb., 2011
Anmerkung
Ill., graph. Darst.
Zsfassung in engl. Sprache
SpracheDeutsch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (DE)DC-DC / hocheffizient / Akkumulator / Stromquelle / Batterie / Gleichspannung / Konverter
Schlagwörter (EN)DC-DC / high efficiency / battery / current source / battery / DC / Converter
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-46587 Persistent Identifier (URN)
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Entwurf eines akkumulatorbetriebenen hocheffizienten DC-DC Konverters mit frei wählbarer Ausgangskennlinie [4.95 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Ob in der Unterhaltungselektronik oder in der Werkzeugindustrie in allen Bereichen des täglichen Lebens wünschen sich die Menschen zusehends ohne Netzanschluss arbeiten zu können.

Die rasanten Entwicklungen auf dem Gebiet der Akkutechnik bieten neue Lösungsmöglichkeiten im Bereich der Leistungselektronik um diese für den mobilen Einsatz zu verwenden. Den steigenden Anforderungen an die Mobilität wird durch den Entwurf eines akkumulatorbetriebenen DC-DC Konverters Rechnung getragen. Um den Konverter an veränderbare Anforderungen anpassen zu können, kann die Ausgangskennlinie des Konverters frei definiert werden.

Zunächst wird ein für den Aufbau geeigneter Akkumulator ausgewählt und die dahinter stehende Technik näher erörtert. Anschließend werden mögliche in Frage kommende Konvertertopologien mittels Simulation auf deren Einsetzbarkeit überprüft. Zugunsten der Robustheit und des Laständerungsverhaltens fällt die Wahl auf einen zweistufigen Buck-Boost-Konverter mit Hilfsschalter.

Die ausgewählte Konvertertopologie arbeitet mit hart geschalteten Transistoren. Im Hinblick darauf, die Kapazität des Akkus bestmöglich zu nutzen, wird eine Schaltentlastung des Buck-Konverters realisiert. Dazu werden nach Literaturrecherche die vielversprechendsten Schaltentlastungen in der Simulation überprüft. Wenn die Simulation den Erwartungen entspricht, wird die Schaltentlastung am Aufbau realisiert.

Anhand der anschließend durchgeführten Messungen werden Aussagen über den Nutzen der einzelnen Entlastungsschaltungen gemacht.

Die Entlastung mit einem Active Snubber wird schließlich ausgewählt da sie den größten Effizienzgewinn darstellt. Der Erzielung eines möglichst hohen Wirkungsgrades wird somit in dieser Arbeit besondere Bedeutung beigemessen.

Zusammenfassung (Englisch)

Mobile working is part of the daily life and people increasingly want to be able to work without an electric supply. Not only laptops and mobile phones but also accumulator driven power tools allow it to get work done more efficiently.

The rapid developments in the sector of battery technology offering new possibilities in the field of power electronics in order to use it portable.

The increasing demands in mobility are taken into account by designing a battery powered DC-DC converter. In order to adapt the converter to variable requirements, the output characteristic is arbitrary.

First, an appropriate accumulator is selected and the underlying technology is discussed in more detail. Subsequently, useable converter topologies are checked for their applicability by using a simulation. In favor of the robustness and the load change behavior, a two-stage buck-boost converter with auxiliary switch is chosen.

The selected converter topology uses hard-switching transistors. To make the best possible use of the battery capacity, a discharge circuit for the buck converter is realized. For this purpose, after literature research, the most promising soft switching networks are verified in simulation. If the simulation is as expected, the discharge circuit is realized on the system. Based on the measurements, statements about the benefits of each discharge circuit are carried out.

Discharge with an active snubber is finally chosen because it allows the greatest gain in efficiency. Thus a special importance in this work is to achieve the highest possible efficiency.