Impulzní měnič s dvojitým a trojitým aktivním můstkem

Ing. Martin NOVÁK, Ph.D.

Master's thesis

Pulse converter with double and triple active bridge

Abstract:

Tato diplomová práce se zabývá návrhem, výrobou a experimenty s izolovaným měničem s dvojitým resp. trojitým aktivním můstek. Měnič je koncipovaný pro napětí až 48 V a výkony do 500 W s primárním použitím ve fotovoltaice. V případě trojitého aktivního můstku (TAB - Triple Active Bridge) je myšlenka taková, že jedno vinutí transformátoru resp. jeden z můstků bude připojené k fotovoltaice, druhé k akumulátoru a třetí na stranu zátěže. V práci je nejprve vytvořena a popsána simulace měniče s dvojitým můstkem (DAB - Dual Active Bridge) v LTSpice, následuje simulace DAB a TAB v Simcsape s ohledem na řízení. Poté je popsán hardwarový návrh měniče a jeho testy. Po otestování první verze následovala vylepšená verze a opět její testování. V režimu DAB bylo dosaženo při napětí 48 V výkonu 555 W, příkon 609 W, účinnost 91,1%. V režimu TAB bylo při napětí 48 V dosaženo výkonu 386 W a účinnosti 93,7%. V režimu TAB bylo těchto hodnot dosaženo bez chladičů výkonových prvků, jenom s pasivním chlazením. Z provedených experimentů vyplývá, že výkonové možnosti navrženého měniče jsou mnohem větší. Na závěr práce jsou uvedené nápady pro další využití a rozvoj měniče.

Abstract:

This diploma thesis deals with the design, production and experiments of an isolated converter with double or triple active bridge. The inverter is designed for voltages up to 48 V and outputs up to 500 W with primary use in photovoltaics. In the case of a triple active bridge (TAB), the idea is that one winding of the transformer or one of the bridges will be connected to photovoltaics, the second to the battery and the third to the load side. The work first creates and describes the simulation of a converter with a double bridge (DAB - Dual Active Bridge) in LTSpice, followed by the simulation of DAB and TAB in Simcsape with regard to control. Then the hardware design of the inverter and its tests are described. After the first version was tested, an improved version follows and its testing is presented. In DAB mode, a power of 555 W, power consumption 609W, efficiency 91.1% was achieved at a voltage of 48V. In TAB mode, a power of 386 W and an efficiency of 93.7% was achieved at a voltage of 48 V. In TAB mode, these values were achieved without cooling of the transistors, without any heatsink, only with passive cooling. The performed experiments show that the performance capabilities of the designed converter are much greater. At the end of the work, ideas for further use and development of the converter are presented.

Keywords

dvojitý aktivní můstek, trojitý aktivní můstek, GaN, izolovaný měnič, hardwarový návrh

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 24. 5. 2024

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Václav Koucký, CSc.

University of West Bohemia

Faculty of Electrical Engineering

Master programme / field:
Applied Electrical Engineering / Applied Electrical Engineering