Reglerentwicklung und Optimierungsmethoden für DC-DC-Wandler im Kraftfahrzeug
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2012
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INHALTSVERZEICHNIS
INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG 1
1.1 HINTERGRUND UND ZIEL DER ARBEIT 1
1.2 MOTIVATION 2
1.2.1 EINSATZ ETABLIERTER REGELUNGSANSAETZE 3
1.2.2 ANFORDERUNGEN AN DIE REGELUNG IM MEHRSPANNUNGSBORDNETZ . . 7 1.2.3
EINORDNUNG DER INHALTE IN DEN WISSENSCHAFTLICHEN KONTEXT . . . 8
2 REGLERENTWICKLUNG FUER DC/DC-WANDLER 10
2.1 EINFUEHRUNG VON ABSTRAKTIONSEBENEN 10
2.2 ENTWURFSPROZESS 13
2.2.1 ANFORDERUNGSPHASE 14
2.2.2 ENTWICKLUNG IN DER SCHALTUNGSEBENE 16
2.2.3 ENTWICKLUNG IN DER KOMPONENTENEBENE 25
2.2.4 ENTWICKLUNG IN DER SYSTEMEBENE 41
2.3 MODELLIERUNGSMETHODEN 46
2.3.1 VERLUSTLEISTUNGSMODELLIERUNG IN DER SCHALTURIGSEBENE 47 2.3.2
ERSTELLUNG VON MODELLEN FUER DIE KOMPONENTENEBENE 49
2.3.3 ERSTELLUNG VON MODELLEN FUER DIE SYSTEMEBENE 54
2.4 ABLEITUNG EINER HIERARCHISCHEN REGELUNGSSTRUKTUR 58
2.4.1 AUFGABENTEILUNG UND SCHNITTSTELLEN DER REGLERSTRUKTUR 58 2.4.2
FUNKTIONSBEISPIELE 59
2.4.3 FAZIT DER HIERARISCHEN REGLERSTRUKTUR 66
2.5 ZUSAMMENFASSUNG DER REGLERENTWICKLUNG 66
3 OPTIMIERUNG DER PHASENSTROMAUFTEILUNG IN MEHRPHASENWANDLERN 68 3.1
URSACHEN UNSYMMETRISCHER PHASENSTROEME 69
3.2 ENTWURF EINER REGELUNG ZUR SYMMETRIERUNG DER PHASENSTROEME 71 3.2.1
ANALYSE DES REGELSTRECKENVERHALTENS 72
3.2.2 ABLEITUNG EINER SYMMETRIERUNGSREGLERSTRUKTUR 73
3.2.3 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN 74
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IMAGE 2
3.3 REDUKTION DER SPANNUNGSWELLIGKEIT AN DEN BUS-KONDENSATOREN . . . .
76
3.3.1 ANALYSE DER SPANNUNGSWELLIGKEIT IN ABHAENGIGKEIT VON ANSTEUER- UND
BAUELEMENTETOLERANZEN 77
3.3.2 ENTWURF EINES REGLERKONZEPTS ZUR REDUKTION DER 1. HARMONISCHEN IM
STOERSPANNUNGSSPEKTRUM 81
3.3.3 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN 84
3.4 ZUSAMMENFASSUNG DER PHASENSTROM-SYMMETRIERUNGSREGELUNG 90
4 VERBESSERUNG DES SYNCHRONGLEICHRICHTERBETRIEBS DURCH
TOTZEITOPTIMIERUNG 9 1
4.1 ERMITTLUNG ERFORDERLICHER TOTZEITEN 93
4.2 UNTERSUCHUNG DES MOSFET-SCHALTVERHALTENS IN ABHAENGIGKEIT DER TOT
ZEIT 96
4.2.1 EINSCHALTVERHALTEN DES STEUERSCHALTERS 96
4.2.2 AUSSCHALTVERHALTEN DES STEUERSCHALTERS 98
4.2.3 VERHALTENSMODELL DER VERLUSTLEISTUNG IN ABHAENGIGKEIT DER TOTZEIT
99 4.2.4 VERGLEICH BERECHNETER UND EXPERIMENTELL ERMITTELTER
SIGNALTOTZEITEN 101 4.2.5 FAZIT AUS DEN UNTERSUCHUNGEN ZUM
SCHALTVERHALTEN 103
4.3 BEOBACHTER BASIERTE METHODE ZUR OPTIMIERUNG DER TOTZEITEN 103 4.3.1
OPTIMIERUNGSALGORITHMUS UND PARAMETRIERUNG 106
4.3.2 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN 109
4.4 ZUSAMMENFASSUNG DER TOTZEITOPTIMIERUNG 114
5 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 115
ANHANG 117
A GLOSSAR 118
B BERECHNUNGEN ZUR AUSLEGUNG DES LEISTUNGSTEILS 123
C ERSATZSCHALTBILDER UND DATEN 129
LITERATURVERZEICHNIS 139
II
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