Flachheitsbasierte Folgeregelung eines DC/DC-Wandlers

Geschaltete Stromquellen weisen einen hohen Wirkungsgrad auf, bedürfen jedoch schwingfähiger Filter, um den entstehenden Stromrippel zu dämpfen. Dabei regen große Lasten kritische Resonanzschwingungen des Filters an, sodass die mögliche Dynamik des Systems begrenzt ist. Wird die angeschlossene Last über einen Lastbeobachter identifiziert, ist das gesamte Schaltungsverhalten bekannt und kann über eine geeignete Vorsteuerung auch für große Lasten mit hoher Dynamik beherrscht werden. Die Berechnung der inversen Differentialgleichungen ist jedoch recht aufwendig, sodass dies erst seit wenigen Jahren in Echtzeit möglich ist. Die vorliegende Arbeit beschreibt einen konkreten Fall in Vollbrückenschaltung, für den zunächst die Schaltung untersucht und ein mathematisches Modell aufgestellt wird. Anschließend erfolgt der Entwurf einer flachheitsbasierten Folgeregelung in Theorie und Simulation. Das Konzept wird auf der Schaltung implementiert und schließlich im Test validiert. Dabei zeigt sich, dass die Rechenleistung moderner Mikrocontroller auch bei stark dämpfenden LC-Filtern hohe Dynamiken der Führungsregelung im Bereich der Resonanzfrequenz ermöglicht.

Autorentext

Ruben Overbeck wurde 1988 in Berlin geboren. Nach Abitur und Zivildienst begann er das Studium der Mechatronik an der TU Dresden. Es folgte ein Semester an der Universidad de Talca/Chile und ein Praxissemester bei BMW Peugeot Citron Electrification. Die vorliegende Arbeit entstand am Institut für Feinwerktechnik und Elektronikdesign der TUD.