GERA024 December   2022 AMC1202 , AMC1302 , AMC1306M05 , AMC22C11 , AMC22C12 , AMC23C10 , AMC23C11 , AMC23C12 , AMC23C14 , AMC23C15 , AMC3302 , AMC3306M05

 

  1.   1
  2.   Kurzfassung
  3.   Marken
  4. 1Einführung
    1. 1.1 DC-Ladestation für Elektrofahrzeuge
    2. 1.2 Auswahl der Strommesstechnologie und äquivalentes Modell
      1. 1.2.1 Strommessung mit Shunt-basierter Lösung
      2. 1.2.2 Äquivalenzmodell der Sensortechnologie
  5. 2Strommessung in AC/DC-Wandlern
    1. 2.1 Grundlegende Hardware und Steuerungsbeschreibung von AC/DC
      1. 2.1.1 AC Stromregelkreise
      2. 2.1.2 Gleichspannungsregelkreis
    2. 2.2 Punkt A und B – AC/DC AC-Phasenstrommessung
      1. 2.2.1 Auswirkungen der Bandbreite
        1. 2.2.1.1 Stationäre Zustandsanalyse: Grund- und Nulldurchgangs-Ströme
        2. 2.2.1.2 Transientenanalyse: Sprungleistung und Spannungseinbruchverhalten
      2. 2.2.2 Auswirkungen der Latenz
        1. 2.2.2.1 Fehleranalyse: Kurzschluss im Stromnetz
      3. 2.2.3 Auswirkungen des Verstärkungsfehlers
        1. 2.2.3.1 Spannungsstörung in AC/DC durch Verstärkungsfehler
        2. 2.2.3.2 AC/DC-Antwort auf durch Verstärkungsfehler verursachte Stromversorgungsstörung
      4. 2.2.4 Auswirkungen des Offset
    3. 2.3 Punkt C und D – AC/DC DC-Link-Strommessung
      1. 2.3.1 Auswirkungen der Bandbreite auf die Feed-Forward-Leistung
      2. 2.3.2 Auswirkungen der Latenz auf den Schutz der Leistungsschalter
      3. 2.3.3 Auswirkungen des Verstärkungsfehlers auf die Leistungsmessung
        1. 2.3.3.1 Transientenanalyse: Feed Forward in Punkt D
      4. 2.3.4 Auswirkungen des Offset
    4. 2.4 Zusammenfassung der positiven und negativen Punkte an den Punkten A, B, C1/2 und D1/2 sowie Produktvorschläge
  6. 3Strommessung in DC/DC-Wandlern
    1. 3.1 Grundlegendes Funktionsprinzip eines isolierten DC/DC-Wandlers mit Phasenverschiebungssteuerung
    2. 3.2 Punkt E, F – DC/DC-Strommessung
      1. 3.2.1 Auswirkungen der Bandbreite
      2. 3.2.2 Auswirkungen des Verstärkungsfehlers
      3. 3.2.3 Auswirkung des Offsetfehlers
    3. 3.3 Punkt G – DC/DC-Tankstrommessung
    4. 3.4 Zusammenfassung der Sensorpunkte E, F, G und Produktvorschläge
  7. 4Fazit
  8. 5Quellennachweise

3.2.1 Auswirkungen der Bandbreite

In dieser Simulation wird die Dual-Active-Brücke mit Phasenverschiebungssteuerung mit einer Schaltfrequenz von 100 kHz betrieben und als Konstantstromquellenausgang konfiguriert, der einen festen Strom von 20 A an eine reine ohmsche 10 Ω-Last antreibt (das zu einem 200 V-DC-Ausgang führt, einer Last von 4 kW).

Beim Zeitpunkt T1 = 2 ms wird die Last von 10 Ω auf 20 Ω geändert. Dies führt zu einer sofortigen Stromänderung auf 10 A (da die Spannung zu diesem Zeitpunkt 200 V beträgt). Nach einiger Zeit beginnt der Regelkreis, wieder auf den 20 A-Konstantstrom zu regulieren, wodurch die Ausgangsspannung im Einregelung auf 400 VDC ansteigt (was zu einer Laständerung von 4 kW auf 2 kW führt). Abbildung 3-3 zeigt das Einschwingverhalten des Ausgangsstroms.

DC/DC-Step-Load-Response vs. StromsensorbandbreiteAbbildung 3-3 DC/DC-Step-Load-Response vs. Stromsensorbandbreite

Abbildung 3-3 zeigt das Verhalten auf denselben Lastschritt bei verschiedenen Bandbreiteneinstellungen oder dem Stromsensor im Regelkreis. Mit einer Stromsensorbandbreite von nur 1 kHz ist eine lange Einschwingzeit von 1,6 ms möglich. Durch Vergrößern der Bandbreite auf 10 kHz bzw. 100 kHz wird die Einschwingzeit (90 % des Endwerts) auf 0,6 ms bzw. 0,3 ms reduziert. Eine weitere Erhöhung der Stromsensorbandbreite verbessert das Einschwingverhalten nicht signifikant, da die Einschwingzeit durch die Regelkreis-Bandbreite der Stromschleife begrenzt wird, die auf 10 kHz eingestellt wurde.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass ein Stromsensor an Punkt E oder F mit einer Bandbreite von weniger als 100 kHz ausreicht, um die Einschwingzeit bei jeder Lastschrittänderung am Wandlerausgang < 1 ms zu halten.