Hanna Gronenberg

Motivation

Ob in Haushaltselektronik, Mobilität oder Industrieanwendungen, Leistungselektronik ist unverzichtbar geworden und wird weiterhin eine entscheidende Rolle bei der Energiewende spielen. Besonders weit und in hohen Stückzahlen verbreitet sind DC/DC-Wandler, bei denen Gleichstrom bzw. -spannung mithilfe von taktenden Leistungshalbleitern und passiven Bauelementen auf ein höheres bzw. niedrigeres Strom- oder Spannungsniveau geregelt werden. Insbesondere in kleineren Leistungsklassen werden kostengünstige und ressourceneffiziente Umsetzungen verlangt. Durch Erhöhung der Schaltfrequenz können die Kosten der passiven Bauelemente in hohem Maße reduziert werden. Schnellere Schaltfrequenzen stellen dabei höhere Anforderungen an die Messtechnik und Signalverarbeitung und können neue Regelverfahren erfordern bzw. begünstigen, wobei diese in der Regel auf kostengünstigen Mikrocontrollern realisiert werden.

Aufgabenstellung

In einer vorangegangenen Arbeit wurde die Direkte Adaptive Stromregelung für einen Tiefsetzsteller entwickelt. Mit der Easy Current Slope Detection (ECSD) wurden dabei auf einem FPGA Stromänderungsparameter aus den unterabgetasteten Strommesswerten ermittelt und passende Aussteuergrade für eine inhärent stabile Dead-Beat Regelung berechnet. Im Rahmen dieser Masterarbeit soll dieses Regelverfahren erstmals im Zusammenhang von weiteren DC/DC-Topologien untersucht werden. Dafür soll zunächst Hardware für einen Tief- und Hochsetzsteller und ggf. Flyback-, Cuk- und SEPIC-Converter mit <1kW aufgebaut und in Betrieb genommen werden. Auf einem STM32 Mikrocontroller soll dann die ECSD implementiert und die Stromsteigungen im Betrieb der aufgebauten Wandler bestimmt werden. Ziel der Arbeit ist es, auf Basis der Stromänderungsparameter eine Direkte Adaptive Stromregelung für die aufgebauten Topologien zu entwickeln bzw. deren Machbarkeit zu untersuchen.