[发明专利]用于测试电能储存系统的装置

说明书

本发明涉及一种用于产生开关电气直流电压的装置，包括变压器、整流器模块(2)和DC‑DC电压转换器模块(3)，其中变压器(1)具有第一次级电路(4)和第二次级电路(5)，第一次级电路(4)具有下游第一整流器(6)，第二次级电路(5)具有下游第二整流器(7)，第一整流器(6)具有下游第一开关DC‑DC电压转换器(8)，第二整流器(7)具有下游第二开关DC‑DC电压转换器(9)，下游DC‑DC电压转换器(8，9)实施为两级降压转换器。本发明还涉及该装置用于测试电能储存系统的用途。

技术领域

本发明涉及一种用于产生开关DC电压的装置，该装置包括变压器、整流器模块和DC-DC电压转换器模块。本发明还涉及该装置用于测试电能储存系统的用途。

背景技术

用于测试电能储存系统的现有技术设备、特别是电池测试系统已知特别是用于测试电动车辆的电能储存系统。待测电池系统以尽可能高的直流电压运行，以节省车辆电缆的横截面，从而节省成本和重量。对于测试设备，这需要产生1000V及以上范围内的开关测试DC电压。这同样适用于这种能量储存系统的模拟。

为此目的，已知将整流器模块连接到变压器的次级侧并通过开关DC电压转换器产生所需的开关DC电压。

为了产生这种开关直流电压，通常使用具有650V、1200V或1700V电压范围内的阻塞电压强度的电子开关，例如MOSFET或IGBT，其阻塞电压强度比待开关的直流电压高约30％-40％，以避免半导体损坏。

根据电压等级，电子开关的开关速度差别很大：具有较高阻塞电压的半导体开关通常具有比具有较低阻塞电压的半导体开关更低的开关频率和动态特性。

为了即使在高DC电压下也实现测试系统所需的动态特性，已知使用具有降低的部分电压的级联DC转换器。例如，使用三级逆变器是常见的。高输入DC电压分布在串联布置的多个半导体开关、特别是IGBT之间，从而每个单独的半导体开关需要降低的阻塞电压强度。然而，使用三级逆变器具有增加开关工作量的缺点。

发明内容

现在，本发明的目的是克服这些和其他缺点，并创造一种用于测试电能储存设备的装置，该装置能够以最小的开关量实现具有最佳动态特性和高开关频率的所需高开关DC电压。

根据本发明，该目的通过如上所述的装置实现，其中变压器具有第一次级电路和第二次级电路，第一次级电路具有下游第一整流器，第二次级电路具有下游第二整流器，并且其中第一整流器具有下游第一开关DC-DC电压转换器，第二整流器具有下游第二开关DC-DC电压转换器，这些下游DC-DC电压转换器实施为两级降压转换器。这两个开关DC-DC转换器优选地在输出侧串联连接，使得它们的输出电压相加。

由此，实现两个电流分离的电源路径，每个电源路径具有降低的电压。这允许在电源路径中使用具有比使用单个电源路径可能的更低的阻塞电压电阻和更高的开关频率和动态路径动态的半导体开关。

与传统解决方案相比，当在1200V或更高的输出电压下使用1200V半导体时，根据本发明的装置允许测试系统的高动态特性。一方面，这提供了这样的优点：在设计中可以使用更简单的两级降压转换器，与具有更高阻塞电压的半导体开关相比，提供更高的开关频率和改进的动态特性。另一方面，两个电源路径分开总电压，使得可以施加具有比总电压低的阻塞电压电阻的半导体开关，并且DC-DC转换器可以在输出侧串联连接以实现期望的高输出电压。

优选地，第一整流器和第二整流器的参考电位连接，并且第一DC-DC转换器和第二DC-DC转换器的参考电位连接并且优选地作为中点电位引出。

可以仅将DC-DC转换器的参考电位引出作为中点电位，或者整流器和DC-DC转换器的参考电位可以作为中点电位一起环绕并引出。这确保了根据本发明的测试设备的输出电压对应于两个电源路径的输出电压之和。根据本发明，电源路径分开高总电压，使得具有较低阻塞电压和较高动态特性的半导体开关可用于每个电源路径。