BA – Untersuchungen zur Optimierung des Einkoppeltransformators für ein aktives Common-Mode Filter

Getaktete Wandler sind heute in Form von Schaltnetzteilen und Umrichtern in kommerziellen und industriellen Geräten, Maschinen und Anlagen in großer Vielzahl vertreten. Im Sinne hoher Leistungsdichten und Wirkungsgrade geht der Trend zu immer schnellerem Schalten. Daher wird es immer wichtiger, die Anforderungen an die elektromagnetischen Störemissionen bereits frühzeitig im Entwicklungsprozess zu berücksichtigen. Um die Pegel dieser Störemissionen unterhalb der Normgrenzen zu halten, sind zwangsläufig Filtermaßnahmen notwendig. Konventionell werden hierfür mehrstufige passive EMV-Filter eingesetzt, welche nicht selten bis zu 30 % des Bauvolumens des gesamten Wandlers einnehmen. Deutliche Verbesserungen versprechen demgegenüber aktive EMV-Filter, welche aus einem aktiven Filterelement (Operationsverstärker) sowie einer passiven Mess- und Einkoppeleinheit bestehen.

Im Rahmen der Arbeit sollen die Auslegungskriterien eines Einkoppeltransformators (Dreiwickeltransformator) für aktive Gleichtaktfilter eingehend untersucht werden. Hierbei sind vor allem unterschiedliche Kernmaterialien hinsichtlich Ihrer Eignung zu untersuchen und miteinander zu vergleichen. Die verschiedenen Einkoppeltransformatoren sollen aufgebaut und messtechnisch bewertet werden. Hierfür muss unter anderem eine aktive Filtereinheit (nicht-invertierender Operationsverstärker) entwickelt werden, um neben den Elementen der Induktivitätsmatrix auch das hochfrequente Einkoppelverhalten der Transformatoren bewerten zu können. Ziel ist eine kritische Bewertung der verschiedenen Einkoppeltransformatoren und eine daraus abgeleitet Realisierungsempfehlung.

Bearbeiter: Paul Wunner

Betreuer: Madlen Hoffmann

Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Martin März