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Gleichspannungswandler für Hybridakkumulator in der Formula Student Electric

Daniel Winz

Titel

Gleichspannungswandler für Hybridakkumulator in der Formula Student Electric

Autor/in

Datierung

10.07.2020

Beschreibung

Ein Hybridakku kombiniert Akkumulatoren mit hoher Energiedichte mit Superkondensatoren, welche eine
sehr hohe Leistung für eine kurze Zeit zur Verfügung stellen können. Um diese zwei Energiespeicher mit
dem Antriebsstrang zu verbinden, wird ein Gleichspannungswandler benötigt, welcher die Spannungen
anpasst. Die vorliegende Masterarbeit befasst sich mit dem Aufbau, der Inbetriebnahme, der Optimierung
und der Regelung eines synchronen bidirektionalen Aufwärtswandlers für einen Hybridakkumulator in der
Formula Student Electric. Es wird dabei ein Prototyp eines Gleichspannungswandlers mit Siliziumkarbid
Halbleitern und einer maximalen Leistung von 40 kW aufgebaut und im Labor in Betrieb genommen. Zur
Evaluation der optimalen Parameter für die Auslegung des Wandlers wird ein Multikriterielle Optimierung in
Matlab und Simulink implementiert. Für die Regelung wird eine Zustandsraumbeschreibung des Wandlers
hergeleitet und mit einer Schaltungssimulation in PLECS verglichen.

A hybrid accumulator combines high energy density accumulators with supercapacitors that can provide very
high amounts of power for a short period of time. To connect these two energy storages to the drivetrain, a
DC/DC converter is needed to adapt the voltages. In this thesis a prototype of a dual input synchronous
bidirectional boost converter for use in a hybrid accumulator in a formula student electric race car is
assembled and commissioned. The prototype which uses silicon-carbide semiconductors and has a maximum
power of 40 kW is commissioned in a laboratory environment. The evaluation of optimal parameters for the
design of the converter is determined using a multi-objective optimization implemented in Matlab and
Simulink. For the control of the converter a state space representation is determined and compared to a circuit
simulation using PLECS.

Urheberrechtshinweis