NGI präsentiert die weltweit erste 2400-V-Hochgeschwindigkeitslast für Leistungstests

Branchenhintergrund: Eintritt in das Kilovolt-Hochspannungszeitalter

Angetrieben durch die rasante Entwicklung von Schnellladetechnologien für Elektrofahrzeuge, wandeln sich die Fahrzeugspannungsplattformen von den gängigen 400-V- und 800-V-Architekturen hin zu höheren Spannungsniveaus. Gemäß der nationalen Norm GB/T 20234.1-2023 „Leitfähige Ladeanschlusssysteme für Elektrofahrzeuge – Teil 1: Allgemeine Anforderungen“ wurde die Nenn-Gleichstromladespannung auf 1500 V erhöht. Dieser Meilenstein markiert den offiziellen Eintritt von Hochspannungs-Leistungsmodulen – wie Ladesäulenmodulen, Bordnetzteilen, Rechenzentrums-Leistungsmodulen und Energiespeicherwandlern – in die Kilovolt-Ära.

Herausforderungen beim Testen: Hochspannungsprüfung unter zunehmendem Druck

Mit dem branchenweiten Trend zu höheren Spannungen und Leistungen steigen die Betriebsspannungen zentraler Leistungsmodule – wie beispielsweise DC-Schnelllademodule für Ladestationen für Elektrofahrzeuge, bidirektionale Hochspannungs-PCS und HGÜ-Stromversorgungen für Rechenzentren – von 400 V / 800 V / 1000 V auf 1200 V und 1500 V. Höhere Spannungen ermöglichen zwar eine verbesserte Effizienz und geringere Verluste, stellen aber gleichzeitig erhebliche Herausforderungen an die Leistungsprüfung und -verifizierung.

Bei der Prüfung von Leistungsmodulen, die mit Spannungen über 1500 V betrieben werden, weisen herkömmliche Lastprüflösungen – hauptsächlich regenerative Lasten und resistive Lasten – deutliche Einschränkungen hinsichtlich der dynamischen Ansprechgeschwindigkeit, der Stromanstiegsgeschwindigkeit, der Genauigkeit und der Fähigkeit zur kontinuierlichen Hochspannungsanpassung auf.

Regenerative Lasten

Moderne Hochspannungs-Leistungsmodule auf Basis von Halbleitern der dritten Generation wie SiC und GaN stellen extrem hohe Anforderungen an die dynamische Ansprechgeschwindigkeit der Last und die Stromanstiegsgeschwindigkeit. Aufgrund topologischer Beschränkungen können regenerative Lasten schnelle und transiente Laständerungen nur schwer präzise simulieren und weisen Defizite sowohl in der Ansprechgeschwindigkeit als auch in der Stromanstiegsgeschwindigkeitsregelung auf.

Widerstandslasten und konventionelle elektronische Lasten

Herkömmliche Hochleistungs-Widerstandslastbänke sind sperrig, schwer zu kühlen und bieten keine präzise Regelung. Sie können weder die komplexen Betriebsbedingungen moderner Leistungsmodule simulieren, noch die strengen Testanforderungen an dynamisches Verhalten und Stromanstiegsgeschwindigkeit erfüllen.

Darüber hinaus sind herkömmliche dissipative elektronische Lasten durch die Spannungsfestigkeit der Geräte begrenzt und unterstützen typischerweise maximal 1200 V, wodurch sie für Ultrahochspannungstests ungeeignet sind.

NGI ermöglicht Leistungstests für weltweit führende Hersteller von Leistungsmodulen.

Kundenanforderungen

Kunde A ist ein weltweit führender Hersteller von Leistungsmodulen, dessen Produkte Hochleistungslademodule, Batteriewechselsysteme und Energiespeichersysteme umfassen und professionelle Lösungen für Lade-, Batteriewechsel- und Energiespeicheranwendungen bieten.

In der frühen Entwicklungsphase verlangte der Kunde die Prüfung der dynamischen Ausgangscharakteristika der Gleichstrom-Leistungsmodule, wobei die Lastgeräte strenge Leistungsanforderungen erfüllen sollten.

NGI-Lösung: 2400-V-Hochleistungs-Elektroniklast

Um der Entwicklung im Hochspannungsbereich der Branche präzise gerecht zu werden, hat NGI die weltweit erste elektronische Hochgeschwindigkeits-Gleichstromlast mit 2400 V / 1600 V Ultrahochspannung auf den Markt gebracht, die die Testanforderungen von Stromversorgungen mit Betriebsspannungen über 1200 V vollständig erfüllt.

Extrem hohe Spannungsabdeckung und hohe Leistungsdichte

Die Hochspannungsserie 2400V / 1600V ist vollständig kompatibel mit der Prüfung von 1500V-Leistungsmodulen und bietet gleichzeitig ausreichend Spielraum für zukünftige Technologie-Upgrades sowie eine ausreichende Sicherheitsreserve bei den Prüfungen.

Mit einer Einzelleistungskapazität von 5 kW in einem 3U-Gehäuse unterstützt das System den Parallelbetrieb mehrerer Einheiten und ermöglicht so eine einfache Erweiterung auf Dutzende oder sogar Hunderte von Kilowatt.

Die maximale Strombelastbarkeit erreicht bis zu 2500 A und erfüllt damit vollumfänglich die Anforderungen an die Volllaststromprüfung von Hochleistungslademodulen.

Ultraschnelle dynamische Reaktion

Dank der Lasttransienten- und Reaktionsgeschwindigkeit im Mikrosekundenbereich ermöglicht das System eine präzise Bewertung wichtiger Leistungsindikatoren wie dynamisches Verhalten, Stabilität des Regelkreises und Überspannungs-/Überstromschutzverhalten.

Höchste Genauigkeit dank Mehrbereichs-Design

U/I/P/R Triple-Range-Architektur

Spannungsmessgenauigkeit: 0.015 % + 0.015 % FS

Aktuelle Messgenauigkeit: 0.04 % + 0.04 % FS

Diese Konstruktion erfüllt vollumfänglich die Anforderungen an hochpräzise Tests in unterschiedlichsten Betriebsbedingungen.