Howto Simulation und Dimensionierung eines Bidirektionalen DAB Converters (Dual active Bridge)

Udo

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Eine Dual Active Bridge (DAB) ist ein DC/DC-Wandler mit der Option einer bidirektionalen Leistungsübertragung von einer Eingangsspannungsquelle zu einer (z.B. galvanisch getrennten) Spannung, oder, von da aus zurück zum Eingang.

Sie wird z.B. in Anwendungen für Batteriesysteme und erneuerbare Energien eingesetzt.

Das angehängte zip-file „DAB_komplettes_Design.zip“ enthält nach dem Entpacken folgende files:

  • DAB_closed_loop_TypeII_OpAmp_no_Opto.asc + .plt plotfile
  • Darin werden der DAB-Leistungsteil -soweit erforderlich- dimensioniert, ebenso die Regelschaltung mit deren Simulation und Ermittlung der Kompensationsglieder. Bode Diagramme zeigen den Frequenzgang und die Phase für den kompensierten Regelkreis.
  • DAB.xlsx Excel sheet – Zusammenfassung der Dimensionierung
  • DAB_Bidirektional_Boost_Mode_UC3875_CM_ADuM3190.asc Komplettschaltung für den Boostbetrieb (von 24V/440V)
  • DAB_Bidirektional_Buck_Mode_UC3875_CM_ADuM3190.asc Komplettschaltung für den Buckbetrieb (von 440V/24V)
  • Spice Modelle für UC3875 (.lib und .asy); ADuM3190 (.sub und .asy); XFMR1 (.sub und .asy)
Anmerkungen:

  • Der Übersichtlichkeit halber wurden Treiberschaltungen für die Vollbrücken mit steuerbaren Quellen ausgeführt, da es genügend Driver-IC-Modelle oder auch transformatorgekoppelte Lösungen dafür gibt.
  • Bei den Regelschaltung(en) wurde auf Lösungen mit Optokopplern verzichtet und auf den Baustein ADuM3190 zurückgegriffen, der hohe Linearität und transformatorische Isolationstrennung (im Chip) bietet.
  • Das Excel-file habe ich ohne Blatt-Schutz versehen. Dort, wo Gleichungen nicht überschrieben werden sollen, ist dies mit *) in rot gekennzeichnet.
  • Die Simulationsfiles enthalten jeweils Erklärungen, soweit noch die Übersichtlichkeit gegeben erscheint.
  • Wer andere Spannungs-/Leistungsgrößen simulieren möchte, kann dies durch Anpassung im Bereich Spezifikation durchführen.
    • Empfehlung zur Reihenfolge: Files #1. #2. #3. #4. Vorher die model files einlesen
Udo
 

Anhänge

  • DAB_komplettes_Design.zip
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