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Title
Entwurf eines 4 kW Schaltnetzteiles zur Versorgung von GaN-Umrichtern basierend auf SiC-Transistoren / von Gruber Andreas
Additional Titles
Design and Implementation of a 4kW Switched-Mode Power Supply for feeding GaN Inverters based on SiC-MOSFTs
AuthorGruber, Andreas
CensorErtl, Johann ; Maislinger, Franz
PublishedWien, 2018
DescriptionX, 92 Blätter : Illustrationen, Diagramme
Institutional NoteTechnische Universität Wien, Diplomarbeit, 2018
Annotation
Zusammenfassung in englischer Sprache
Annotation
Abweichender Titel nach Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
LanguageGerman
Document typeThesis (Diplom)
Keywords (DE)Stromversorgungseinheit / Wechselrichter
Keywords (EN)Powers Supply / Inverter
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-115600 Persistent Identifier (URN)
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Entwurf eines 4 kW Schaltnetzteiles zur Versorgung von GaN-Umrichtern basierend auf SiC-Transistoren [24.67 mb]
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Abstract (German)

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Realisierung eines Schaltnetzteils mit Wide-Bandgap-Materialien für die Versorgung eines Wide-Bandgap-Antriebs-Wechselrichters. Dabei kommen SiC Transistoren zum Einsatz, welche mit hoher Spannung und hoher Schaltfrequenz effizient betrieben werden können. Der Zwischenkreis kann dadurch mit dreiphasiger Speisung und einer B6-Brücke betrieben werden, ohne dass die Verluste aufgrund höheren Spannungen in den Transistoren stark zunehmen. Aufgrund hohe Schaltfrequenzen bei einem hohen Wirkungsgrad ist es so möglich, kleinere Drosseln und Kühlkörper zu verwenden. Dies reduziert die Baugröße und ergibt eine hohe Leistungsdichte. Bei dieser Arbeit steht die Auslegung, Realisierung und die Verifikation durch Simulationen und Messungen im Vordergrund. Im ersten Schritt wird ein Modell erstellt und darauf basierend werden Komponenten ausgewählt. Mit diesen Informationen wird unter anderem der Wirkungsgrad des Netzteils in einem Betriebspunkt abgeschätzt. Die Simulationsund Messergebnisse bestätigen dabei nicht nur das erstellte Modell, sondern zeigen detaillierte Einblicke in Vorgänge, welche von einem analytischen Modell nur unzureichend erfasst werden können.

Abstract (English)

Within this thesis a switching power supply is designed, which is based on wide-bandgap-materials. The designated use case is the supply of a wide-bandgap-drive-converter. With the aid of SiC transistors it is possible to use a high switching frequency and high DC link voltages. So it is possible to use a B6-rectier with a 400 V supply without to put up with higher losses in the transistors. The high switching frequency in combination with the small losses creates the possibility to reduce the size of the inductors and the heat sink. This reduces the frame size and increases the power density. The central parts of this work are the dimensioning, implementation and verification by simulation and measurements. In a first step an analytical model of power supply is created. The next step is to choose and calculate the necessary components. Based on these informations the efficiency is calculated for a specific situation. The results of the simulation and measurements show a detailed view into processes which can not be covered fully by analytical models.

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