Einstufiger Ladegleichrichter auf Basis eines LLC-Resonanzwandlers

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Joachim Böcker
• Fachliche Zuordnung: Elektrische Energiesysteme, Power Management, Leistungselektronik, elektrische Maschinen und Antriebe
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 394222435

Batterien werden üblicherweise mit Gleichstrom geladen, weshalb in einphasigen Ladegeräten voluminöse Elektrolytkondensatoren die pulsierende Netzleistung puffern. Mit einstufigen Ladegleichrichtern sind lebensdauerbegrenzende Pufferkondensatoren und ein separater PFC-Gleichrichter entbehrlich, wodurch die Leistungsdichte gesteigert wird. Jedoch muss ein pulsierender Ladestrom in Kauf genommen werden, was nach aktueller Einschätzung jedoch für unschädlich gehalten wird. In Vorarbeiten wurden mit einem einstufigen LLC-Ladewandler bereits vielversprechende Ergebnisse erzielt. Derzeit bestehende Forschungsfragen sollen wie folgt beantwortet werden: Optimierte Auslegung für sinusförmige Eingangsspannung, indem das Stromflussintervall gemäß PFC-Standards pro Halbperiode beschränkt wird, und für Ladezustands-abhängig schwankende Batteriespannung, indem das Übersetzungsverhältnis des Transformators angepasst wird, oder eine geeignete Kombination dieser Maßnahmen. Entwicklung und Verbesserung der bisher auf simulativer Basis konzipierten Regelung bezüglich des Führungsverhaltens auch bei Bauteilstreuungen und arbeitspunktabhängigen Veränderungen mittels Inbetriebnahme-Identifikation oder Adaption während des Betriebs. Nutzung höherer Schaltfrequenzen und Verringerung der notwendigen Blindleistung für weiches Schalten durch Einsatz von GaN-Bauelementen in Verbindung mit einem integrierten Transformator, der - wenn zielführend - alle induktiven Schwingkreiskomponenten enthält, damit ein hoher Wirkungsgradverlauf und eine hohe Leistungsdichte erreicht wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen