Effiziente Berechnung und Entwicklung energieübertragender Systeme

Die vorliegende Arbeit befaßt sich mit einem Mittelwertverfahren zur effektiven näherungsweisen Berechnung von energieübertragenden Systemen, insbesondere von Lastresonanzkonvertern. Dabei wird eine prediktive Übertragungsfunktion ermittelt, welche Aufschluß über die Toleranzempfindlichkeit des Systems gegenüber Parameterstreuung geben kann. Das vorliegende Verfahren wurde bei der Entwicklung eines Single-Chip-Klasse-E-Konverters für Leuchtstofflampen-EVG angewandt, um den optimalen statischen und dynamischen Betriebsbereich zu ermitteln. Mit Hilfe einer Referenzsteuerung kann der Klasse-E-Konverter in einem zuverlässigen Betriebszustand gehalten werden. Weitere Untersuchungen gelten der Lebensdauererhöhung durch Verkleinerung von Lade-Kondensatoren, der Betrachtung optimaler Analogschaltungskonzepte für diese Anwendung, sowie den EMV-Aspekten. Der Vergleich mit bisherigen technischen Lösungen wird ausführlich behandelt, ebenso wie die Abschätzung neuer technologischer Möglichkeiten für eine zukünftige wirtschaftliche Realisierung der vorliegenden Entwicklung.

The present work deals with an averaging method for efficient estimating calculation of power transmitting systems, especially of load resonant converters. Therefore, a predicting tranfer function is determined, which gives information about the tolerance sensitivity of a system, relating to parameter variation. The present method was applied to design a single-chip class-E converter for fluorescent lamp ballasts, to discover the optimum static and dynamic working range. By means of a reference control, the class-E converter can be operated within reliable conditions. Further investigations were related to increase of life time by decrease of charging capacitors, to consideration of optimum analogue circuit concepts for this application, and to aspects of electromagnetic compatibility (EMC). The comparison with conventional solutions is explained comprehensively, as well as an estimation of new technological possibilities for an economical realization of the present development in the future.