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Jörg Folchert, Dimitri Tseronis
zuletzt aktualisiert am:
19.02.2003

Bild: Buck/Boost Topologie
schematic

Bild: 4. Prototyp
foto

Bild: 3. Prototyp
foto

Bild: 2. Prototyp
(fehlt noch)

Bild: 1. Prototyp
(fehlt noch)
Titel: Buck/Boost - (Fertigestellt: 1.2003)

Beschreibung:
Die Aufgabenstellung dieses Projektes, sah den Entwurf eines leistungsstarken DCDC-Wandlers vor, der für die Unterstützung der Doppelschichtkodensatoren in Traktions-Anwendungen dienen sollte. In der Anfangsphase des Projektes wurden ausführlich alle DCDC-Topologien analysiert und nach Anwendung kategorisiert. In der 2. Phase des Projektes wurden unterschiedliche Prototypen realisiert, um die Grenzen der Leistungselektronik zu erforschen. Da es sich herausgestellt hat, daß es mehrere sehr unterschiedliche Lösungsansätze existieren, musste man sich für die Vielversprechensde entscheiden. Der Buck/Boost-DCDC-Wandler eignet sich am besten für eine Applikation, die niedrige Spannungen bei hoher Leistung erfordert (wenn das Übersetzungsverhältnis nicht signifikant größer ist als 10).

Vorteile:
Nachteile:
  • Nur 2 Leistungschalter (MOSFETs) sind bei dieser Topologie erforderlich.
  • Die Ansteuerung erfolgt über ein einziges komplementeres PWM Signal.
  • Die Peak Power Unterstützug erfolgt über die "reverse diode" des "high side" MOSFETs
  • Ein Parallelbetrieb dieser Topologie ist möglich, siehe Multiphase Buck/Boost.
  • Es tritt kein diskontinuierlicher Betrieb auf.
  • keine galvanische Trennung der Spannungsebenen und daher nicht einsetzbar für Hochspannungstraktionsbatterien
  • Der Ausgang des Wandlers ist nicht kurzschlußfest, da sich keine abschaltbaren Bauelemente im Zweig befinden.
  • Bei fehlerhafter Ansteuerung kann man leicht die MOSFETs beschädigen.
  • Für einen guten Wirkungsgrad darf das Übersetzungsverhältniss nicht größer als 10 sein.

Die Leistungselektronik des Buck/Boost-Wandlers wird über die Elektronik des Data Acquisition Projektes angesteuert.

Features:

  • Eingangsspannung: 10-50 Volt
  • Ausgangsspannung: 48 Volt
  • Maximal zulässiger Strom: 100A
  • min. Leistung = 1kW;  max.Leistung = 5kW
  • Konstantstromladung bzw. Abwärtswandlung in die Richtung der Doppelschichtkondensatoren
  • Konstantspannungsquelle bzw. Aufwärtswandlung in die Richtung des Zwischenkeises
  • CAN-Bus-Interface. Außer der Abfrage der Betriebsparameter (wie Spannungen, Ströme und Temperaturen) kann auch der Ladestrom und die Entladespannung während des Betriebs konfiguriert werden. 
  • Veränderung der Initialisierungsparameter. Über den CAN-Bus ist es möglich in dem EEPROM der Ansteuerungelektronik alle Parameter zu speichern, so das der Wandler auch autonom arbeitet. 

Dokumentation:
  1. Beschreibung der CAN-Nachrichten und der Adressierung
  2. SDL-Diagramme der Assemblerfunktionen
  3. Blockschaltbilder und Fotos
  4. Schematics und Platinenlayouts
  5. Kostenübersicht und Bauteileliste
  6. Studienarbeit


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