DS5386 High-Voltage Electronic Load Module

Elektronische Last für Power-Hardware-in-the-Loop-Simulationen in Spannungsbereichen bis 1.250 V

Das DS5386 High-Voltage Electronic Load Module von dSPACE ermöglicht die Emulation von Elektromotoren, Batterien und Stromnetzen während der Hardware-in-the-Loop (HIL)-Simulation. Damit sind Tests von leistungselektronischen Steuergeräten mit Spannungen bis zu 1.250 V und mehreren Megawatt Leistung möglich.

Einer der häufigsten Anwendungsfälle in diesem Bereich ist der Test von Umrichtern für Traktionsmotoren in Kraftfahrzeugen, Industrieantriebe und emissionsfreie Flugzeuge. Die hochflexible elektronische Last kann jedoch auch jede beliebige Wechsel- und Gleichstromquelle emulieren, weshalb sie als jedes erdenkliche elektrische Netz zu Lande, in der Luft und auf See, gleichzeitig aber auch als Batterieemulator arbeiten kann. Das DS5386 High-Voltage Electronic Load Module kann in einen Emulatorschrank von dSPACE integriert werden und so ein Power-HIL-Testsystem bilden. Maßgeschneidert für die HIL-Simulation auf Leistungsebene, schließen diese Systeme die Lücke zwischen Signal-HIL-Tests und Tests auf Dynamometern oder in Prototypenfahrzeugen.

Vorteile

  • Glatte, quasi-kontinuierliche Stromdarstellung dank modernster Multi-Level-Hardware-Architektur und der patentierten beobachterbasierten modellprädiktiven Stromregelung (MPC)
  • Modellschnittstelle mit geringer Latenz, die die strombasierte Emulation von elektrischen Frequenzen bis zu mehreren kHz ermöglicht
  • Erweiterbarkeit durch den Einsatz identischer Module für Versorgungs- und Lastemulation
  • Kompakte Bauweise mit hoher Energiedichte für den Aufbau bei minimalem Platzangebot
  • Wassergekühlte Leistungselektronik für benutzerfreundliche Umgebungsbedingungen
  • Effizienter Betrieb durch zirkulierenden Energiefluss ohne aufwendige Rückspeisung ins Stromnetz (durch Energierückgewinnung sind weniger als 15 % der Emulationsenergie zur Stromversorgung nötig)

Aufgrund des modularen Ansatzes der dSPACE Power-HIL-Testsysteme lassen sie sich leicht an eine Vielzahl von Anwendungen und individuelle Leistungsbereiche anpassen. Zu diesem Zweck werden die Systeme mit der erforderlichen Anzahl von DS5386 High-Voltage Electronic Load Modules konfiguriert.

Die hier angegebenen Konfigurationen sind die Mindestkonfigurationen, die in einem Emulatorschrank installiert werden können. Es ist möglich, mehrere Module oder sogar mehrere Schränke parallel zu schalten, um höhere Leistungen zu erzielen. So können beliebige Systeme im Spannungsbereich zwischen 0 und 1.000 V und im Leistungsbereich von wenigen kW bis zu mehreren MW aufgebaut werden.

Application Configuration
Solar Inverter Testing
  • 2 modules for photovoltaic module emulation
  • 3 modules for three-phase AC grid emulation
Wind Inverter Testing
  • 3 modules for three-phase AC grid emulation
  • 3 modules for generator emulation (1 for each generator phase)
Back-to-Back Industrial Drive Testing
  • 3 modules for three-phase AC grid emulation
  • 3 modules for motor emulation (1 for each motor phase)
Motor Inverter Testing (for Three-Phase Separately Excited Synchronous Motors, SESM)
  • 2 modules for high-voltage battery emulation (1 for each battery pole)
  • 1 module for exciter winding emulation
  • 3 modules for motor emulation (1 for each motor phase)
Motor Inverter Testing (for Six-Phase Permanent Magnet Synchronous Motors, PMSM)
  • 2 modules for high-voltage battery emulation (1 for each battery pole)
  • 6 modules for motor emulation (1 for each motor phase)
DC/DC Converter Testing
  • 2 modules for high-voltage battery emulation (1 for each battery pole)
  • 2 modules for low-voltage battery emulation (1 for each battery pole)
Onboard Charger Testing
  • 3 modules for three-phase AC grid emulation
  • 2 modules for high-voltage battery emulation (1 for each battery pole)

Parameter Specifications
Voltage
  • Up to 1,250 V DC 1)
Current (AC)
  • 75 A RMS
  • 90 A Peak (1 s)
Current (DC)
  • 65 A
  • 90 A Peak (1 s)
Power
  • No current derating over the entire voltage range
Modularity
  • Parallel connection supported, identical modules used for supply and load emulation
Power supply
  • 2x 750 V with less than 15% of emulation power due to energy recovery
Hardware topology
  • Multi-level interleaved converter
Power electronics technology
  • Silicon Carbide MOSFET
Protection
  • The modules are protected against short circuit, overload, and overtemperature.
Cooling
  • Liquid-cooled
Resulting switching frequency
  • Up to 800 kHz, using dynamic timing and switching frequency adjustment
Controller update rate
  • 1 MHz
HIL interface
  • Optical link using dSPACE SCALEXIO FPGA technology
HIL interface update rate
  • 1.25 μs
1) Bis zu 1.000 V bei voller Bandbreite.

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