Automatisierte Filteroptimierung fur Hochvoltbordnetze basierend auf Schaltungssimulationen zur Storspannungsvorhersage

摘要

Der Einsatz von Wide Bandgap Leistungshalbleitern in Traktionsinvertern fur Elektrofahrzeuge bietet deutliche Vorteile hinsichtlich des benotigten Bauraums gegenuber konventionellen Silizium-Leistungshalbleitern. Diese neuen Halbleitersubstrate ermoglichen steilflankige Schaltvorgange, hohe Sperrspannungen und hohe Taktraten, die jedoch ein erhohtes Storpotential bieten. Deshalb muss die Dimensionierung der notwendigen Filter grosser ausfallen, was den Bauraumvorteil wieder relativiert. Teilweise benotigen EMV-Filterbaugruppen bis zu 40% des gesamten Bauraums eines Inverters [1]. Gleichzeitig sollen durch den Wegfall der Kabelschirmung Gewicht und Kosten des Hochvoltbordnetzes gesenkt und dabei die Bordnetzspannung auf bis zu 800 V erhoht werden. Diese Mechanismen fuhren zu immer harteren Anforderungen an die Filterbaugruppen hinsichtlich Einfugedampfung, Kosten und Gewicht. Ziel der Entwicklung ist es, einen moglichst kompakten und bauteileffizienten Filter zu konstruieren, der die erforderliche Einfugedampfung zur Entstorung des Traktionsinverters aufweist. Um Schaltungssimulationen zur Optimierung eines Filters im Systemverbund anzuwenden, wird im Folgenden ein Optimierungsalgorithmus vorgestellt, der die leitungsgebundene Storspannung aus einer Simulation in die Optimierung einbezieht. Anhand dieser Simulation soll der Algorithmus eine optimierte Bauteileauswahl treffen, um die notwendige Filterwirkung zu erzielen, das System gleichzeitig jedoch nicht uberzudimensionieren. Zum Abschluss wird an einem Anwendungsbeispiel ein Filter entworfen und mithilfe des vorgestellten Algorithmus optimiert, welches anschliessend im System vermessen und somit die Eignung des Algorithmus bestatigt wird.