High-frequency power loss of magnetic components for DC-DC converters in sustainable power grids

This project focused on developing the DC-DC converter installed E.on energy center located in RWTH Aachen University and aimed to calculate and analyze the winding loss of medium frequency utilized in the DC-DC converter by new approaches. The magnetic component's fundamental principles and losses; furthermore, the medium frequency transformer application dual active bridge is presented. Types of eddy current effects in the transformer windings, skin and proximity effect, and round conductor proximity factor demonstrated. Explanation of core and winding losses in MFTs and all analysis techniques for the derivation of the ac resistance factor Fr such as Dowell, Ferreira, Vandenboshda, and Albach, was clarified because of lack of comparison in previous studies done by other researchers. It is worth mentioning that tolerance of simulated approaches from FEMM schemed. The presentation of the MFT's electromagnetic FEMM simulation is derived. Winding-type choosing, geometry structure, and loss calculation were examined in this project; Analyzing of winding loss improved due to implementing front and side view. Three main winding structures, Foil-Foil coaxial winding, Litz-Litz coaxial, and Litz-Litz stacked compared in terms of losses. Preparing the closed-form formula of winding loss of DAB3 regarding previous research of winding loss presented due to finalized the approaches in implemented Closed-form formula definition, Symbolic math toolbox in MATLAB, and algorithm of the model combining with DAB3 waveform illustrated. Novel calculating the 2-Dimensional field method inside the winding is shown in detail in this project. The 2D field prototype for evaluating the RMS value of the external H-field Hw,rms in the winding region (WR) is derived for a foil-foil MFT.

Questo progetto si è concentrato sullo sviluppo del convertitore CC-CC installato nel centro energetico E.on situato presso l'Università RWTH di Aquisgrana e mirava a calcolare e analizzare la perdita dell'avvolgimento di media frequenza utilizzata nel convertitore CC-CC con nuovi approcci. I principi e le perdite fondamentali della componente magnetica; inoltre, viene presentata l'applicazione del trasformatore di media frequenza a doppio ponte attivo. Sono stati dimostrati tipi di effetti di correnti parassite negli avvolgimenti del trasformatore, effetto pelle e prossimità e fattore di prossimità del conduttore rotondo. La spiegazione delle perdite del nucleo e degli avvolgimenti negli MFT e di tutte le tecniche di analisi per la derivazione del fattore di resistenza ac Fr come Dowell, Ferreira, Vandenboshda e Albach, è stata chiarita a causa della mancanza di confronto in studi precedenti condotti da altri ricercatori. Vale la pena ricordare che la tolleranza degli approcci simulati da FEMM schematizzata. Viene derivata la presentazione della simulazione FEMM elettromagnetica della MFT. In questo progetto sono stati esaminati la scelta del tipo di avvolgimento, la struttura della geometria e il calcolo delle perdite; L'analisi della perdita di avvolgimento è migliorata grazie all'implementazione della vista frontale e laterale. Tre strutture di avvolgimento principali, avvolgimento coassiale Foil-Foil, coassiale Litz-Litz e Litz-Litz impilate confrontate in termini di perdite. Preparazione della formula in forma chiusa della perdita di avvolgimento di DAB3 relativa alla precedente ricerca sulla perdita di avvolgimento presentata a causa degli approcci finalizzati nella definizione della formula in forma chiusa implementata, nel toolbox matematico simbolico in MATLAB e nell'algoritmo del modello che si combina con la forma d'onda DAB3 illustrata. Il romanzo che calcola il metodo del campo bidimensionale all'interno dell'avvolgimento è mostrato in dettaglio in questo progetto. Il prototipo del campo 2D per la valutazione del valore RMS del campo H esterno Hw,rms nella regione di avvolgimento (WR) è derivato per un MFT foil-foil.