AT519433B1 - Vorrichtung zur Prüfung elektrischer Energiespeichersysteme - Google Patents

Vorrichtung zur Prüfung elektrischer Energiespeichersysteme Download PDF

Info

Publication number
AT519433B1
AT519433B1 ATA51124/2016A AT511242016A AT519433B1 AT 519433 B1 AT519433 B1 AT 519433B1 AT 511242016 A AT511242016 A AT 511242016A AT 519433 B1 AT519433 B1 AT 519433B1
Authority
AT
Austria
Prior art keywords
voltage
rectifier
secondary circuit
switched
converter
Prior art date
Application number
ATA51124/2016A
Other languages
English (en)
Other versions
AT519433A1 (de
Inventor
Dr Greul Roland
Ing Dipl (Fh) Stefan Nistelberger
Dr König Oliver
Alois Lang Ing
Ing Seidl Manfred
Rudelstorfer Paul
Ing Michael Pumberger Dipl
Original Assignee
Avl List Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Avl List Gmbh filed Critical Avl List Gmbh
Priority to ATA51124/2016A priority Critical patent/AT519433B1/de
Priority to PCT/EP2017/082152 priority patent/WO2018108779A1/de
Priority to DE112017006222.5T priority patent/DE112017006222A5/de
Priority to CN201780076896.3A priority patent/CN110168897B/zh
Publication of AT519433A1 publication Critical patent/AT519433A1/de
Application granted granted Critical
Publication of AT519433B1 publication Critical patent/AT519433B1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M7/25—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only arranged for operation in series, e.g. for multiplication of voltage
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4285—Testing apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/145—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/155—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H02M7/17—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only arranged for operation in parallel
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/10—Parallel operation of dc sources
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/007—Plural converter units in cascade
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung einer geschalteten elektrischen Gleichspannung, umfassend einen Transformator, ein Gleichrichtermodul (2) und ein Gleichspannungswandlermodul (3), wobei der Transformator (1) einen ersten Sekundärkreis (4) und einen zweiten Sekundärkreis (5) aufweist, dem ersten Sekundärkreisen (4) ein erster Gleichrichter (6) und dem zweiten Sekundärkreis (5) ein zweiter Gleichrichter (7) nachgeschaltet ist, und dem ersten Gleichrichter (6) ein erster geschalteter Gleichspannungswandler (8) und dem zweiten Gleichrichter (7) ein zweiter geschalteter Gleichspannungswandler (9) nachgeschaltet ist. Die Erfindung betrifft weiters die Verwendung dieser Vorrichtung zur Prüfung eines elektrischen Energiespeichersystems.

Description

Beschreibung
VORRICHTUNG ZUR PRÜFUNG ELEKTRISCHER ENERGIESPEICHERSYSTEME
[0001] Vorrichtungen zur Prüfung von elektrischen Energiespeichersystemen, insbesondere Batterietestsysteme, sind insbesondere für die Prüfung der elektrischen Energiespeicher für Elektrofahrzeuge bekannt. Die zu testenden Batteriesysteme arbeiten mit möglichst hohen Gleichspannungen, um Querschnittseinsparungen bei der Verkabelung im Fahrzeug und damit auch Kosten und Gewicht zu sparen. Dies erfordert für die Prüfvorrichtungen die Erzeugung von geschalteten Prüf-Gleichspannungen im Bereich von 1000V und darüber. Gleiches gilt für die Emulation derartiger Energiespeichersysteme.
[0002] Zu diesem Zweck ist es bekannt, der Sekundärseite eines Transformators ein Gleichrichtermodul nachzuschalten und über geschaltete Gleichspannungswandler die erforderliche geschaltete Gleichspannung zu erzeugen.
[0003] Zur Erzeugung dieser geschalteten Gleichspannung sind elektronische Schalter in Form von MOSFETs oder IGBTs mit Blockierspannungsfestigkeiten im Bereich 650V, 1200V oder 1700V bekannt, wobei die Blockierspannungsfestigkeit etwa 30% - 40% über der zu schaltenden Gleichspannung liegt, um Halbleiterschäden zu vermeiden.
[0004] Dabei unterscheiden sich die elektronischen Schalter abhängig von der Spannungsklasse erheblich in ihrer Schaltgeschwindigkeit: Halbleiterschalter mit höherer Blockierspannungsfestigkeit weisen in der Regel eine geringere Schaltfrequenz und Dynamik auf, als Halbleiterschalter mit niedrigerer Blockierspannungsfestigkeit.
[0005] Um die geforderte Dynamik der Prüfsysteme auch bei hohen Gleichspannungen zu erreichen, ist es bekannt, kaskadierte Gleichspannungswandler mit reduzierten Teilspannungen einzusetzen. Gebräuchlich ist beispielsweise der Einsatz von Drei-Level Invertern. Dabei wird die hohe Eingangs-Gleichspannung auf mehrere, in Serie angeordnete Halbleiterschalter, insbesondere IGBTs, aufgeteilt, sodass für jeden einzelnen Halbleiterschalter eine reduzierte Blockierspannungsfestigkeit erforderlich ist.
[0006] Der Einsatz von Drei-Level-Invertern hat jedoch den Nachteil eines erhöhten Schaltaufwands im Vergleich zu herkömmlichen Zwei-Level-Invertern.
[0007] Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, diese und andere Nachteile zu überwinden und eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Testen elektrischer Energiespeicher zu schaffen, welches die Realisierung der erforderlichen hohen geschalteten Gleichspannungen mit möglichst guter Dynamik und hoher Schaltfrequenz bei möglichst niedrigem Schaltaufwand ermöglicht.
[0008] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Transformator einen ersten Sekundärkreis und einen zweiten Sekundärkreis aufweist, wobei dem ersten Sekundärkreis ein erster Gleichrichter und dem zweiten Sekundärkreis ein zweiter Gleichrichter nachgeschaltet ist, und dem ersten Gleichrichter ein erster geschalteter Gleichspannungswandler und dem zweiten Gleichrichter ein zweiter geschalteter Gleichspannungswandler nachgeschaltet ist, wobei die geschalteten Gleichspannungswandler als Zwei-Level Tiefsetzsteller (two-level stepdown converter) ausgeführt sind. Die beiden geschalteten Gleichspannungswandler werden ausgangsseitig vorzugsweise in Serie geschalten, sodass sich ihre Ausgangsspannungen addieren.
[0009] Dadurch werden zwei galvanische getrennte Leistungspfade mit jeweils reduzierter Spannung realisiert. Dies erlaubt in den Leistungspfaden die Verwendung von Halbleiterschaltern mit niedrigerer Blockierspannungsfestigkeit und höherer Schaltifrequenz und Dynamik, als dies bei Verwendung eines einzigen Leistungspfades möglich wäre. Somit können die Gleichspannungswandler auch als herkömmliche Zwei- Level Inverter realisiert werden.
[0010] Im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen erlaubt die erfindungsgemäße Vorrichtung
eine hohe Dynamik des Prüfsystems beim Einsatz von 1200V Halbleitern bei Ausgangspannungen von 1200V oder darüber.
[0011] Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Bezugspotentiale des ersten Gleichrichters und des zweiten Gleichrichters zusammengeschaltet sind, sowie dass die Bezugspotentiale des ersten Gleichspannungswandlers und des zweiten Gleichspannungswandlers zusammengeschaltet sind. Dadurch wird erreicht, dass die Ausgangsspannung der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung der Summe der Ausgangsspannungen der beiden Leistungspfade entspricht. Die Leistungspfade teilen sich die hohe Gesamtspannung erfindungsgemäß auf, sodass für jeden Leistungspfad Halbleiterschalter mit geringerer Blockierspannungsfestigkeit und höherer Dynamik verwendet werden können.
[0012] Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Ausgänge und Bezugspotentiale des ersten Gleichrichters und des zweiten Gileichrichters als Zwischenkreisanschlüsse aus der Vorrichtung herausgeführt sind. Diese Zwischenkreisanschlüsse liefern eine im Wesentlichen konstante Gleichspannung und können insbesondere zur Versorgung eines externen Verbrauchers verwendet werden.
[0013] Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass der erste Sekundärkreis und der zweite Sekundärkreis mit einem beliebigen Ubersetzungsverhältnis ausgeführt wird. Beispielsweise kann ein UÜbersetzungsverhältnis von 2:1 zur Primärseite ausgeführt sein, sodass die Ausgangsspannungen der Sekundärkreise und somit die Eingangsspannung der Leistungspfade jeweils der halben Eingangsspannung des Transformators entsprechen. Als besonders vorteilhaft hat sich ein Ubersetzungsverhältnis von 1:0,94 herausgestellt, da hier die Eingangsspannungen der Leistungspfade beispielsweise noch im Niederspannungsbereich bleiben und dementsprechende Niederspannungsnormen Gültigkeit haben.
[0014] Erfindungsgemäß kann aber auch eine andere Aufteilung der höhen Primärspannung vorgesehen sein, beispielsweise indem ein Leistungspfad mit einer höheren Spannung beaufschlagt wird, als der andere Leistungspfade. Dadurch kann gezielt eine Asymmetrie der Gleichspannung an den Ausgangsanschlüssen der Prüfvorrichtung erreicht werden.
[0015] Erfindungsgemäß kann auch vorgesehen sein, die hohe Primärspannung in drei oder mehr Sekundärpfade aufzuteilen, wobei die jeweiligen Sekundärpfade jeweils mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Reihenschaltung aus Gileichrichtermodul und geschaltetem Gleichspannungswandler ausgeführt sind, und wobei die Gleichspannungswandler ausgangsseitig jeweils in Serie geschaltet sind, um die gewünschte hohe Ausgangsspannung zu erreichen.
[0016] Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass der erste Sekundärkreis und der zweite Sekundärkreis des Transformators dreiphasig sind.
[0017] Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die geschalteten Gleichspannungswandler als vierarmige Zwei-Level Tiefsetzsteller (two-level, four-leg step-down converter) ausgeführt sind. Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass in den Gleichrichtern und den geschalteten Gleichspannungswandlern Halbleiterbauelemente, insbesondere IGBTs oder MOSFETs, verwendet werden.
[0018] Erfindungsgemäß kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Vorrichtung zur Erzeugung einer geschalteten Gleichspannung mit einer Amplitude von über 1000V, vorzugsweise über 1200V, besonders bevorzugt im Bereich von 1300V bis 1700V, ausgelegt ist, wobei die Halbleiterbauelemente in den Leistungspfaden, insbesondere in den Gleichrichtern und/oder den geschalteten Gleichspannungswandlern, eine Blockierspannungsfestigkeit von unter 1700V, vorzugsweise etwa 1200 V, aufweisen.
[0019] Die Erfindung betrifft weiters die Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Prüfung eines elektrischen Energiespeichersystems, wobei die elektrischen Ausgänge der Gleichspannungswandler an das zu prüfende Energiespeichersystem angeschlossen werden.
[0020] Erfindungsgemäß können bei dieser Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
auch zusätzlich zur Prüfung des elektrischen Energiespeichersystems die optional vorgesehenen Zwischenkreisanschlüsse zur Versorgung eines elektrischen Verbrauchers verwendet werden.
[0021] Die Erfindung betrifft schließlich auch die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Emulation eines elektrischen Energiespeichersystems.
[0022] Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den Figuren. Die Erfindung wird im Folgenden an Hand nichtausschließlicher Ausführungsbeispiele näher erläutert.
[0023] Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung. Die dreiphasige Netzspannung wird in einem Dreiphasen-Transformator 1 auf zwei Sekundärpfade aufgeteilt. Die beiden Sekundärpfade bilden jeweils einen eigenen Leistungspfad zur Erzeugung der geforderten geschalteten Gleichspannung.
[0024] Jeder einzelne Leistungspfad umfasst ein Gleichrichtermodul MR und einen Gileichspannungswandler STDC, wobei im oberen Leistungspfad das Gleichrichtermodul MR+ 6 und der Gleichspannungswandler STDC+ 8, und im unteren Leistungspfad das Gleichrichtermodul MR- 7 und der Gleichspannungswandler STDC- 9 vorgesehen sind. Die Bezugspotentiale 17 der beiden Gleichrichtermodule 6, 7 sind zusammengeschaltet. Die beiden Gleichspannungswandler STDC+ 8 und STDC- 9 sind ausgangsseitig in Reihe geschaltet, um die gewünschte höhe Ausgangsspannung zu erzeugen.
[0025] Die galvanische Trennung der beiden Leistungspfade bringt den Vorteil mit sich, dass die Zwischenkreisspannung der beiden Leistungspfade, also die Spannung am Punkt 17, nur auf einem Spannungsniveau von etwa 650V bis 850V liegt, obwohl eine Ausgangsspannung von 1200V - 1700V erreicht werden kann. Daher ist der Einsatz von Halbleitern (IGBT, MOSFET, Dioden) mit niedrigerer Blockierspannungsfestigkeit und geringen Schalt- und Leitverlusten möglich.
[0026] Beispielsweise werden IGBTs mit einer Blockierspannungsfestigkeit von 1200V eingesetzt. Die Dynamik der zu regelnden Ausgangsspannung ist hoch, denn 1200V Halbleitern weisen eine Schaltfrequenz von etwa 5 - 15kHz auf, während 1700V Halbleiter typisch lediglich mit einer Schaltfrequenz von 1.5 - 4 kHz betrieben werden können. Somit können hohe Systemausgangsspannungen von bis zu 1500V DC mit 1200V Halbleitern realisiert werden.
[0027] Neben der besseren Systemdynamik, die vergleichbar mit 800V Batterietestern bzw. Emulatoren ist, besteht ein weiterer Vorteil dieser Topologie darin, dass auch das Potential DC_MP (MP... Mittelpunkt) aus der Schaltung herausgeführt und verwendet werden kann. Es kann somit gezielt eine Asymmetrie der Spannung an den Teilausgängen DC+ zu DC_MP und DC MP zu DC- eingeregelt werden, die für das Testen des Prüfling eingesetzt werden kann.
[0028] Weiters ist es möglich, dass der Zwischenkreis nach den Gleichrichtermodulen mit den Anschlüssen, ZK +, ZK MP und ZK - herausgeführt wird. Daran können sowohl 2-level Motorumrichter, als auch 3-level Motorumrichter oder andere elektrische Verbraucher angeschlossen werden.
[0029] Fig. 2a zeigt einen detaillierten Schaltplan einer Ausführungsform der erfindungsgemäBen Prüfvorrichtung. Die Vorrichtung umfasst einen Dreiphasen-Transformator 1 mit einer geteilten Sekundärseite, die einen ersten Sekundärkreis 4 und einen zweiten Sekundärkreis 5 umfasst. Jede der beiden Sekundärseiten treiben einen eigenen Leistungspfad mit einem Gleichrichtermodul 2 umfassend einen ersten Gleichrichter 6 und einen zweiten Gleichrichter 7, sowie einem geschalteten Gleichspannungswandlermodul 3 umfassend einen ersten Gleichspannungswandler 8 und einen zweiten Gleichspannungswandler 9.
[0030] Die Gleichspannungswandler 8, 9 sind ausgangsseitig in Serie geschaltet, um an den elektrischen Ausgängen 12 eine erhöhte Gleichspannung zur Verfügung zu stellen. Die Bezugspotentiale der Gleichrichter 6, 7 und der Gleichspannungswandler 8, 9 sind zusammengeschaltet und als Mittelpunktpotential MP aus der Vorrichtung herausgeführt.
[0031] Die Gleichrichtermodule 6, 7 basieren auf einer Zwei-Level Inverter-Topologie mit IGBTs 13 und Halbleiterdioden, sowie einem Pufferkondensator zwischen dem jeweiligen Ausgang 14, 16 und dem Bezugspotential 15, 17.
[0032] Die Gleichspannungswandler 8, 9 basieren auf einer vierarmigen (four-legs) Zwei-Level Tiefsetzsteller- Topologie (step-down converter), ebenfalls mit IGBTs 13 und Halbleiterdioden.
[0033] Die Ausgänge 18, 19 der vier Arme (legs) des Tiefsetzstellers sind als Ausgangsanschlüsse herausgeführt und über einen Pufferkondensator gegen das Bezugspotential 20 gepuffert. Sowohl bei den verwendeten IGBTs, als auch bei den verwendeten Halbleiterdioden handelt es sich vorzugsweise um Bauelemente mit einer Blockierspannungsfestigkeit von 1200V oder niedriger, um bei einer Ausgangsspannung von über 1200V DC eine möglichst hohe Schaltfrequenz zu gewährleisten.
[0034] In diesem Ausführungsbeispiel ist das Potential des Zwischenkreises zwischen den Gleichrichtern 6, 7 und den Gleichspannungswandlern 8, 9 nicht herausgeführt. Es ist ersichtlich, dass die Bezugspotentiale 15, 17 der Gleichrichtermodule und die Bezugspotentiale 20, 21 der Gleichspannungswandler 8, 9 zusammengeschlossen sind und den Mittelpunktanschluss MP bilden, der herausgeführt ist. Durch Anpassung des UÜbersetzungsverhältnisses der Sekundärkreise 4, 5 kann eine gewünschte Spannungs-Symmetrie an den Ausgängen 12 der Vorrichtung eingestellt werden.
[0035] Fig. 2b zeigt einen weiteren detaillierten Schaltplan einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung. Der Schaltplan entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2a. Die Gleichrichtermodule 6, 7 basieren wiederum auf einer Zwei-Level Inverter-Topologie mit IGBTs 13. Die Gleichspannungswandler 8, 9 basieren wiederum auf einer vierarmigen (four-legs) Zwei-Level Tiefsetzsteller-Topologie, ebenfalls mit IGBTs 13.
[0036] In diesem Ausführungsbeispiel sind die Zwischenkreisanschlüsse 10 herausgeführt. Es ist ersichtlich, dass die Bezugspotentiale 15, 17 der Gleichrichtermodule und die Bezugspotentiale 20, 21 der Gleichspannungswandler 8, 9 zusammengeschlossen sind und den Mittelpunktanschluss MP bilden. Zusätzlich ist dieses Bezugspotential auch als Teil der Zwischenkreisanschlüsse 10 herausgeführt.
[0037] Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die vorliegenden Ausführungsbeispiele, sondern umfasst sämtliche Vorrichtungen und Verwendungen im Rahmen der nachfolgenden Patentansprüche.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Transformator
2 Gleichrichtermodul
3 Gleichspannungswandlermodul
4 Erster Sekundärkreis
5 Zweiter Sekundärkreis
6 Erster Gleichrichter
7 Zweiter Gleichrichter
8 Erster Gleichspannungswandler 9 Zweiter Gleichspannungswandler
10 Zwischenkreisanschlüsse
11 Primärseite des Transformators
12 Elektrische Ausgänge
13 IGBT
14 Ausgang des ersten Gleichrichters
15 Bezugspotential des ersten Gleichrichters
16 Ausgang des zweiten Gleichrichters
17 Bezugspotential des zweiten Gleichrichters
18 Ausgang des ersten Gleichspannungswandlers
19 Ausgang des zweiten Gleichspannungswandlers
20 Bezugspotential des ersten Gleichspannungswandlers 21 Bezugspotential des zweiten Gleichspannungswandlers

Claims (10)

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Erzeugung einer geschalteten elektrischen Gleichspannung, umfassend einen Transformator (1), ein Gleichrichtermodul (2) und ein Gleichspannungswandlermodul (3), wobei a. der Transformator (1) einen ersten Sekundärkreis (4) und einen zweiten Sekundärkreis
(5) aufweist,
b. dem ersten Sekundärkreis (4) ein erster Gleichrichter (6) und dem zweiten Sekundärkreis (5) ein zweiter Gleichrichter (7) nachgeschaltet ist,
c. dem ersten Gleichrichter (6) ein erster geschalteter Gleichspannungswandler (8) und dem zweiten Gileichrichter (7) ein zweiter geschalteter Gleichspannungswandler (9) nachgeschaltet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die geschalteten Gleichspannungswandler (8, 9) als Zwei-
Level Tiefsetzsteller ausgeführt sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugspotentiale (15, 17) des ersten Gleichrichters (6) und des zweiten Gleichrichters (7) zusammengeschaltet sind, sowie die Bezugspotentiale (20, 21) des ersten Gleichspannungswandlers (8) und des zweiten Gleichspannungswandlers (9) zusammengeschaltet und vorzugsweise als Mittelpunktpotential MP herausgeführt sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgänge (14, 16) und Bezugspotentiale (15, 17) des ersten Gleichrichters (6) und des zweiten Gleichrichters (7) als Zwischenkreisanschlüsse ZK+, ZK- (10) insbesondere zur Versorgung eines externen Verbrauchers herausgeführt sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sekundärkreis (4) und der zweite Sekundärkreis (5) mit einem Ubersetzungsverhältnis von 1:0,94 zur Primärseite (11) ausgeführt sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sekundärkreis (4) und der zweite Sekundärkreis (5) des Transformators (1) dreiphasig sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die geschalteten Gleichspannungswandler (8, 9) als vierarmige Zwei-Level Tiefsetzsteller ausgeführt sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in den Gleichrichtern (6, 7) und den geschalteten Gleichspannungswandlern (8, 9) Halbleiterbauelemente, insbesondere IGBTs (13) oder MOSFETs, verwendet werden.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Erzeugung einer geschalteten Gleichspannung mit einer Amplitude von über 1000V, vorzugsweise über 1200V, besonders bevorzugt im Bereich von 1300V bis 1700V, ausgelegt ist, wobei die Halbleiterbauelemente in den Gleichrichtern (6, 7) und den geschalteten Gleichspannungswandlern (8, 9) eine Blockierspannungsfestigkeit von unter 1700V, vorzugsweise etwa 1200 V, aufweisen.
9. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Prüfung eines elektrischen Energiespeichersystems, wobei die elektrischen Ausgänge (12) der Gleichspannungswandler (8, 9) an das zu prüfende Energiespeichersystem angeschlossen werden.
10. Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Prüfung des elektrischen Energiespeichersystems die Zwischenkreisanschlüsse (10) zur Versorgung eines elektrischen Verbrauchers verwendet werden.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
ATA51124/2016A 2016-12-12 2016-12-12 Vorrichtung zur Prüfung elektrischer Energiespeichersysteme AT519433B1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA51124/2016A AT519433B1 (de) 2016-12-12 2016-12-12 Vorrichtung zur Prüfung elektrischer Energiespeichersysteme
PCT/EP2017/082152 WO2018108779A1 (de) 2016-12-12 2017-12-11 Vorrichtung zur prüfung elektrischer energiespeichersysteme
DE112017006222.5T DE112017006222A5 (de) 2016-12-12 2017-12-11 Vorrichtung zur Prüfung elektrischer Energiespeichersysteme
CN201780076896.3A CN110168897B (zh) 2016-12-12 2017-12-11 用于测试电能储存系统的装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA51124/2016A AT519433B1 (de) 2016-12-12 2016-12-12 Vorrichtung zur Prüfung elektrischer Energiespeichersysteme

Publications (2)

Publication Number Publication Date
AT519433A1 AT519433A1 (de) 2018-06-15
AT519433B1 true AT519433B1 (de) 2020-09-15

Family

ID=60888372

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ATA51124/2016A AT519433B1 (de) 2016-12-12 2016-12-12 Vorrichtung zur Prüfung elektrischer Energiespeichersysteme

Country Status (4)

Country Link
CN (1) CN110168897B (de)
AT (1) AT519433B1 (de)
DE (1) DE112017006222A5 (de)
WO (1) WO2018108779A1 (de)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4025685A1 (de) * 1990-08-14 1992-02-20 Licentia Gmbh Stromrichterschaltung
EP1931023A1 (de) * 2006-12-06 2008-06-11 ABB Schweiz AG Gleichstromversorgungssystem
EP2230753A1 (de) * 2009-03-17 2010-09-22 ABB Schweiz AG Bauteilschutz für einen Mehrpegelgleichrichter
AT511890B1 (de) * 2012-11-14 2016-01-15 Avl List Gmbh Prüfanordnung für einen Energiespeicher

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2792702A1 (en) * 2012-10-17 2014-04-17 Pl Technologies Ag Stabilized high-voltage power supply
WO2014157719A1 (ja) * 2013-03-29 2014-10-02 中央電子システム株式会社 高効率出力安定化発電装置及び流水式小水力発電システム
CN103722283B (zh) * 2013-12-30 2015-08-26 江苏博大数控成套设备有限公司 等离子切割电源直接储能控制系统及其控制方法
CN104868755A (zh) * 2015-06-12 2015-08-26 江苏同芯电气科技有限公司 大功率双向多路直流模拟电源

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4025685A1 (de) * 1990-08-14 1992-02-20 Licentia Gmbh Stromrichterschaltung
EP1931023A1 (de) * 2006-12-06 2008-06-11 ABB Schweiz AG Gleichstromversorgungssystem
EP2230753A1 (de) * 2009-03-17 2010-09-22 ABB Schweiz AG Bauteilschutz für einen Mehrpegelgleichrichter
AT511890B1 (de) * 2012-11-14 2016-01-15 Avl List Gmbh Prüfanordnung für einen Energiespeicher

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018108779A1 (de) 2018-06-21
CN110168897B (zh) 2021-08-03
DE112017006222A5 (de) 2019-09-05
AT519433A1 (de) 2018-06-15
CN110168897A (zh) 2019-08-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102016218304B3 (de) Vorrichtung zur Spannungswandlung, Traktionsnetz und Verfahren zum Laden einer Batterie
DE102016119780B4 (de) Leistungsumwandlungsvorrichtung
DE112012006181B4 (de) Komposithalbleiterschaltvorrichtung
EP1311058A2 (de) Frequenzumrichter
DE102020214013A1 (de) Leistungswandler, steuerverfahren und steuerprogramm
DE102016102053A1 (de) Schaltungssystem für eine Ladestation, Ladestation und Verwenden einer Ladestation
DE102006016502A1 (de) Wechselrichter
DE102012206409A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Schaltung
DE112016002442T5 (de) Leistungsumwandlungsvorrichtung und Steuerverfahren für eine Leistungsumwandlungsvorrichtung
DE102013107941A1 (de) Stromwandler mit parallel betätigten Schaltelementen
DE102015223002A1 (de) Leistungsumsetzungsvorrichtung und Eisenbahnfahrzeug mit derselben
DE102014203159A1 (de) Brennstoffzellensystem in einem bipolaren Hochspannungsnetz und Verfahren zum Betreiben eines bipolaren Hochspannungsnetzes
DE202015103001U1 (de) Gateansteuerungs-Leistungsversorgung für Wechselrichter
DE102012219365A1 (de) Gleichspannungswandler
DE102014111232A1 (de) Treiberschaltkreis für ein Paar von Halbleiterschaltern in einem Schenkel einer Drei-Pegel-Inverterhalbbrücke
DE102016123678A1 (de) Anordnung und Verfahren zur Erzeugung einer negativen Spannung für einen High-Side-Schalter in einem Wechselrichter
AT519433B1 (de) Vorrichtung zur Prüfung elektrischer Energiespeichersysteme
DE112014002806T5 (de) Wechselrichtervorrichtung
WO2013023914A1 (de) Wechselrichteranordnung
DE102015105889A1 (de) Schaltmodul und Umrichter mit wenigstens einem Schaltmodul
DE102019105196B4 (de) Verfahren zur Strombegrenzung bei transienten Spannungsänderungen an einem Wechselstromausgang eines Multilevel-Wechselrichters und Multilevel-Wechselrichter
DE102020203994A1 (de) Verfahren zum Ansteuern von Schaltelementen eines modularen Multilevelstromrichters
EP3167297B1 (de) Prüfschaltung für hochleistungs-halbleiterelement
DE112015000929T5 (de) Einrichtung und Verfahren zum Reduzieren von Oberschwingungen
DE102013211010A1 (de) Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines T-Type-Dreipunktwechselrichters und Verfahren zum Betrieb einer solchen Schaltungsanordnung