MA – Ein hybrides Modulationsverfahren für CLLC-Resonanzwandler mit weitem Lastbereich für Ladeanwendungen

Der CLLC-Resonanzwandler ist eine häufig verwendete Topologie für die DC-Ladeanwendungen. Typischerweise wird die Pulsfrequenzmodulation (PFM) zur Regelung des Lade- und Entladeverhaltens verwendet. Aufgrund der parasitären Kapazitäten von MOSFET steigt jedoch die Spannungsverstärkung nach Erreichen einer bestimmten Frequenz wieder an, wenn die Schaltfrequenz weiter erhöht wird. Dieses Phänomen kehrt die Regelrichtung um und macht den Reglerentwurf für Leerlauf- und Schwachlastbedingungen zu einer Herausforderung. Außerdem ist der Wirkungsgrad des auf PFM basierenden Resonanzwandlers im Leerlauf und bei geringer Last aufgrund der lastunabhängigen Verluste bei hoher Schaltfrequenz gering. Bei Batterieanwendungen treten diese Bedingungen nicht nur bei vollem Ladezustand der Batterie während des Ladevorgangs auf, sondern auch während des Entladevorgangs, immer dann, wenn das Energiemanagement des Gleichstromnetzes einen niedrigen Strom anfordert.

Im Rahmen dieser Arbeit ist ein hybrides Modulationsverfahren bestehend aus PFM und Phasenmodulation (PSM) für einen bidirektionalen CLLC-Resonanzwandler zu analysieren und simulativ zu untersuchen. Dabei sollte neben dem Betragsfrequenzgang auch der Phasengang als mögliches Kriterium berücksichtigt werden. Anzustreben ist ein gleitender (nahtloser) Übergang zwischen PFM und PSM. Die zu erstellenden Modelle müssen den Einfluss der digitalen Abtastung und Filterung berücksichtigen, um Prüfstandsmessungen realitätsnah nachbilden zu können. Die Grenzen der möglichen Phasenverschiebung unter Einhaltung der ZVS-Bedingung sollen detailliert analysiert und bewertet werden. Die erreichten Eigenschaften sind denen einer DAB mit vergleichbaren Spezifikationen gegenüberzustellen, beide Optionen sind vergleichend zu bewerten.

Bearbeiter: Shi Yin

Betreuer: Xiaotian Yang

Abgabe: 31.01.2025

Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Martin März