Resonanzwandler für die Erzeugung hoher Gleichspannungen

Hochspannungsversorgungen bilden eine sehr spezielle Nischengruppe des gesamten mit weltweit steigenden Umsätzen gekennzeichneten Stromversorgungsmarktes. Die Anwendungen dieser Hochspannungsversorgungen sind sehr vielfältig und unterliegen speziellen Anforderungen.
Resonanzwandlerstrukturen nutzen in Abhängigkeit ihres Aufbaus die parasitären Elemente des Transformators und Hochspannungsgleichrichters und ermöglichen im Betrieb eine Schaltentlastung der Leistungshalbleiter. Eine Klassifizierung und Bewertung der für die Hochspannungsversorgung geeigneten Schaltungstopologien erfolgte basierend auf der Anzahl der Leistungshalbleiter. Das stationäre wie auch das dynamische Verhalten der Greinacher-Kaskadenschaltung als eine Variante der Spannungsvervielfacherschaltungen wird analytisch beschrieben. Um einen ölfreien Aufbau zu ermöglichen, erfolgte die Untersuchung verschiedener Feststoffumhüllungen und Leiterplattenwerkstoffe. Für eine favorisierte Zweischaltertopologie wurden ein Entwurfsverfahren entwickelt und ein geschlossenes analytisches Modell abgeleitet. Vorteile der Nutzung eines Field Programmable Gate Arrays als zentrale Recheneinheit werden aufgezeigt. Die dazu notwendige digitale Umsetzung der speziell für Resonanzwandlerstrukturen entwickelten Ansteuer- und Regleralgorithmen wurde vollzogen.