Isolierter Tiefsetzsteller von KNESTEL – mehr als nur ein Spannungswandler

Rund um das Thema der Elektromobilität gibt es zahlreiche Einsatzzwecke und verschiedenste Anforderungen an eine DC-Quelle-Senke. Mit dem entwickelten Produkt ist ein flexibel einsetzbares Gerät entstanden. Die erste zu lösende Aufgabenstellung war die Realisierung einer galvanischen Trennung. Als Lösung ist ein bidirektionaler Resonanzwandler entstanden. Mit der effizienten Zero-Current-Switching Technologie wird je nach Arbeitspunkt ein Wirkungsrad zwischen 92 und 95% erreicht. Der Transformator ist primär und sekundär geschirmt, was zu Folge hat, dass keine Koppelkapazität gemessen werden kann. Um möglichst viele Einsatzzwecke zu erfüllen, ist das komplette Gerät für einen 2-Quadranten-Betrieb ausgelegt. Somit ist ein Energiefluss in beide Richtungen möglich. Elektrofahrzeuge können somit nicht nur geladen, sondern auch entladen werden. Aktuell können hiermit z.B. die Batterien eines Fahrzeuges zur Auslieferung auf einen niedrigeren Punkt entladen werden. Ebenfalls ist ein Einsatz als DC-Senke für Brennstoffzellentests möglich. Um eine regelbare Ausgangsspannung zu ermöglichen, besteht der zweite Teil des Produktes aus einer mikroprozessorgesteuerten 3-Level Tiefsetzstellerbrücke. Diese fungiert in bidirektionaler Richtung auch als Hochsetzstellerbrücke.

Als Gesamtprodukt ist ein Gerät entstanden, welches eine Dauerausgangsleistung von 50kW hat. Für 10 Sekunden kann eine Grenzausgangsleistung von 80kW abgerufen werden. Damit die für jeden Anwendungszweck benötigte Ausgangsleistung erfüllt werden kann, besteht die Möglichkeit das Gesamtgerät beliebig oft zu kaskadieren. Somit lassen sich kleine und auch große Batterieleistungen simulieren. Die max. Ausgangsleistung kann je nach Anforderung konfiguriert werden. Das Gesamtprodukt besteht intern aus zwei bidirektionalen Resonanzwandlern und einer Tiefsetzstellerbrücke in doppelter Ausführung. Je nach Anforderungen können die Tiefsetzstellerbrücken seriell oder parallel zusammengeschaltet werden. So ist zum Beispiel eine Gesamtausgangsspannung von 1000V bei 640A möglich, was zukünftig auch für leistungsstarke Fahrzeuge eine schnelle Ladung ermöglicht. Die Übermittlung des Sollwerts an die Steuerplatine erfolgt aktuell mittels CAN-BUS und für zeitkritische Anwendungen über EtherCAT. Der isolierte Tiefsetzsteller eignet sich somit für verschiedenste DC-Quelle-Senke Anwendungen. Effizienz und Flexibilität überzeugen beim Einsatz in der Ladetechnik, z.B. für Elektrofahrzeuge. Die Schnelligkeit des Mikroprozessors kommt z.B. bei Simulationszwecken, wie Batteriesimulation, besonders in Kombination mit dem Präzisions-Analog-Messmodul von KNESTEL zur Geltung.