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Adjoint Sensitivity Analysis Methods for Nonlinear Electric Circuits

Sarpe, Julian (2024)
Adjoint Sensitivity Analysis Methods for Nonlinear Electric Circuits.
Technische Universität Darmstadt
doi: 10.26083/tuprints-00027594
Dissertation, Erstveröffentlichung, Verlagsversion

Kurzbeschreibung (Abstract)

This thesis introduces multiple new approaches to efficiently perform adjoint sensitivity analyses for large scale time periodic electric circuits. Firstly, transient forward harmonic adjoint sensitivity analysis combines an efficient transient simulation with a harmonic solution of the adjoint system. Secondly, Parareal adjoint sensitivity analysis sticks to transient simulation for both the forward and the adjoint problem but accelerates those with the Parareal algorithm. Thirdly, the periodic adjoint sensitivity analysis uses a periodic solver, such as periodic Parareal with periodic coarse solver, to efficiently calculate the periodic solution only and uses the solution in a modified adjoint integral. All proposed methods are applied to several application examples, including real world circuit applications with a large number of electrical devices. Most notably, these circuits include a DC-DC converter, a B6 bridge-motor supply circuit and an active filter.

Typ des Eintrags: Dissertation
Erschienen: 2024
Autor(en): Sarpe, Julian
Art des Eintrags: Erstveröffentlichung
Titel: Adjoint Sensitivity Analysis Methods for Nonlinear Electric Circuits
Sprache: Englisch
Referenten: De Gersem, Prof. Dr. Herbert ; Cortes Garcia, Prof. Dr. Idoia ; Hansen, Prof. Dr. Jan
Publikationsjahr: 17 Juli 2024
Ort: Darmstadt
Kollation: xiii, 134 Seiten
Datum der mündlichen Prüfung: 25 Juni 2024
DOI: 10.26083/tuprints-00027594
URL / URN: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/27594
Kurzbeschreibung (Abstract):

This thesis introduces multiple new approaches to efficiently perform adjoint sensitivity analyses for large scale time periodic electric circuits. Firstly, transient forward harmonic adjoint sensitivity analysis combines an efficient transient simulation with a harmonic solution of the adjoint system. Secondly, Parareal adjoint sensitivity analysis sticks to transient simulation for both the forward and the adjoint problem but accelerates those with the Parareal algorithm. Thirdly, the periodic adjoint sensitivity analysis uses a periodic solver, such as periodic Parareal with periodic coarse solver, to efficiently calculate the periodic solution only and uses the solution in a modified adjoint integral. All proposed methods are applied to several application examples, including real world circuit applications with a large number of electrical devices. Most notably, these circuits include a DC-DC converter, a B6 bridge-motor supply circuit and an active filter.

Alternatives oder übersetztes Abstract:
Alternatives AbstractSprache

Diese Arbeit befasst sich mit der Entwicklung mehrerer neuer Ansätze zur adjungierten Sensitivitätsanalyse für zeitperiodische elektrische Schaltkreise großen Maßstabs. Diese umfassen die "transient forward harmonic adjoint sensitivity analysis", welche effiziente transiente Löser mit einem harmonischen Löser für das adjungierte System kombiniert. Außerdem die “Parareal adjoint sensitivity analysis”, welche bei transienter Simulation sowohl für das Vorwärts- als auch für das adjungierte Problem bleibt, diese jedoch mithilfe des Parareal-Algorithmus beschleunigt. Und zuletzt die "periodic adjoint sensitivity analysis", welche periodische Lösungsverfahren wie den "periodic Parareal with periodic coarse solver" Algorithmus nutzt um eine rein periodische Lösung zu berechnen, welche dann in einem modifizierten adjungierten Integral genutzt werden kann um effizient die Sensitivität fürdie periodische Lösung zu bestimmen. Alle genannten Methoden werden für verschiedene Anwendungbeispiele genutzt, darunter auch Schaltkreise aus aktiver technischer Entwicklung, welche eine große Anzahl an elektrischen Schaltkreiselementen enthalten. Besonders hervorzuheben sind dabei ein DC-DC-Wandler, eine B6-Brückenmotorversorgungsschaltung und ein aktives Filter.

Deutsch
Status: Verlagsversion
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-275947
Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC): 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 510 Mathematik
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 621.3 Elektrotechnik, Elektronik
Fachbereich(e)/-gebiet(e): 18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik
18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Teilchenbeschleunigung und Theorie Elektromagnetische Felder > Theorie Elektromagnetischer Felder
18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Teilchenbeschleunigung und Theorie Elektromagnetische Felder
Hinterlegungsdatum: 17 Jul 2024 12:10
Letzte Änderung: 18 Jul 2024 07:02
PPN:
Referenten: De Gersem, Prof. Dr. Herbert ; Cortes Garcia, Prof. Dr. Idoia ; Hansen, Prof. Dr. Jan
Datum der mündlichen Prüfung / Verteidigung / mdl. Prüfung: 25 Juni 2024
Export:
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