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Elektromobilität Teststand für Stoßstromprüfungen mit 35.000 A und 1500 VDC

| Redakteur: Gerd Kucera

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(Bild: GvA Leistungselektronik)

Das System zur Komponentenprüfung für Elektrofahrzeuge besteht aus insgesamt 14 Schaltschränken: einem Steuerschrank mit einem bi-direktionalen DC-Netzteil zum Laden- und Entladen auf maximal 1500 VDC, einer Kondensatorbank bestehend aus 10 Schaltschränken mit einer Gesamtkapazität von 2,0 F, um die nötige Energie für einen „Schuss“ bereit zu stellen, einem Stoßstromschrank zum Zu- und Abschalten der Zwischenkreisspannung, einem Trennerschrank für die Anlagensicherheit sowie einem Widerstandsschrank zum Einstellen des Zielstromes. Die Herausforderung einer solchen Stoßstromanlage ist es, einen hohen Strom (bis zu 35 kA) bei einer konstanten Spannung (bis 1500 VDC) für einige ms bereitzustellen. Hierbei spielen ein niedriger Innenwiderstand und eine niedrige Induktivität der Anlage eine große Rolle. Denn wenn ein Großteil der Spannung bereits innerhalb der Anlage abfällt, läge in Folge die Zielspannung nicht am Prüfling an und es entstünden hohe Überspannungen beim Abschalten des Laststromes. Mit dem von GvA erreichten Innenwiderstand von <4 mΩ und der Anlageninduktivität von <6 µH konnten hier negative Effekte bestmöglich reduziert werden. Eine Besonderheit dieser Anlage war es auch, die Anforderung den Ausgangsstrom auch zeitlich reproduzierbar wieder abschalten zu können. Dies wurde zum einen für bestimmte Prüfungen gefordert und bietet zum anderen den Vorteil, die Strompulse in extrem kurzen Zyklen wiederholen zu können. Für das Schalten derartig hoher Ströme sind Thyristoren in der Regel das bevorzugte Halbleiterelement. Jedoch ist es aufgrund der physikalischen Eigenschaften eines Thyristors nicht möglich, den Strom auch wieder abzuschalten. Durch den von GvA entwickelten IGBT-Schalter für die neue Stoßstromanlage ist es möglich, den vollen Strom von 35 kA auch mehrfach zu- und abzuschalten, ohne die Kondensatorbank vollständig zu entladen und die gesamte Energie der Kondensatorbank in Wärme umzuwandeln. Beim Abschalten entstehen dabei über den IGBTs hohe Abschaltspannungen, welche durch ein speziell entwickeltes Beschaltungsnetzwerk soweit reduziert werden, dass sie den IGBT-Modulen nicht gefährlich werden können. Außerdem kann es bei derartigen Tests von neuartigen Komponenten durchaus passieren, dass ein Prüfling einmal versagt. In diesen Fall muss sichergestellt sein, dass die gesamte Energie der Kondensatorbank von der Stoßstromanlage aufgenommen werden kann.

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