專利名稱：電負載的仿真電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對測試電路的端子上的電負載進行仿真的電路，其中測試電 路至少具有第一開關(guān)和第二開關(guān)，其中該電路包括第三開關(guān)和第四開關(guān)，測試電路的第一 開關(guān)和第二開關(guān)經(jīng)由公共的第一內(nèi)部連接點與測試電路的該端子連接，第三開關(guān)和第四開 關(guān)經(jīng)由公共的第二內(nèi)部連接點相互連接，第一開關(guān)和第三開關(guān)經(jīng)由第一外部連接點相互連 接，第二開關(guān)與第四開關(guān)經(jīng)由第二外部連接點相互連接，使得第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開 關(guān)和第四開關(guān)構(gòu)成H橋電路，第一外部連接點和第二外部連接點被電壓源施加以供電電壓 UB，并且測試電路的該端子上流動的實際電流iist經(jīng)由在該端子與第二連接點之間構(gòu)成 的橋?qū)蔷€支路流動，其中設置在橋?qū)蔷€支路中有效的電感。
背景技術(shù)：
這種電負載仿真電路早已是已知的，它們經(jīng)常在以下領(lǐng)域中使用，即要針對功能 性對待測試電路(被稱為測試電路)進行檢查，而不必將測試電路置于其“真正的”工作環(huán) 境中。典型的應用領(lǐng)域例如包括模擬器-測試環(huán)境-用于檢查具有功率電子接口的控制 器。在此構(gòu)成控制器-例如發(fā)動機控制單元-測試電路，其中需要檢查控制器是否以期望 的方式反應，即控制器是否對經(jīng)由其接口接收的特定狀態(tài)量以經(jīng)由其接口輸出的輸出量的 適當輸出來進行反應。為此，這樣的測試電路的相關(guān)環(huán)境被完全或部分地模擬。在發(fā)動機 控制單元的情況下，例如可以借助于具有I/O接口的一個模擬計算機或多個模擬計算機完 全或部分地模擬要控制的發(fā)動機。為此目的，首先建立發(fā)動機的數(shù)學模型，該數(shù)學模型將發(fā) 動機的特性數(shù)據(jù)和狀態(tài)量以可計算的方式關(guān)聯(lián)。由控制器作用于被仿真的發(fā)動機的量(調(diào) 節(jié)信號)被模擬計算機經(jīng)由I/O接口接收，并且此外，在模擬計算機上，基于這些信息通過 數(shù)學模型計算被模擬的發(fā)動機的狀態(tài)量。特定的狀態(tài)量通常經(jīng)由I/O接口又提供給發(fā)動機 控制單元，只要這些狀態(tài)量被發(fā)動機控制單元要求作為輸入。該行為方式一般性地帶來了 顯著的優(yōu)點，即可以通過僅僅少許的開銷就在測試情形下試驗大的譜，并且還可以仿真控 制器的改變后的環(huán)境，例如不同的動力裝置。很顯然，這樣的測試電路仿真器-在這里關(guān)心的發(fā)動機控制單元的例子中-不僅 獲得小信號范圍中的信號，而且還獲得電氣的大信號，如果測試電路具有功率電子輸出的 話，如其例如在控制電驅(qū)動裝置的情況下是這樣的情形。在實踐中，已知的電負載仿真電路經(jīng)常被運行為使得測試電路輸出端的電壓-即 例如發(fā)動機控制單元的功率件的輸出端的電壓-被測量技術(shù)地采集，在要仿真的發(fā)動機 的數(shù)學模型中計算相應的在考慮發(fā)動機的運行數(shù)據(jù)的情況下必須流經(jīng)測試電路的端子的 (發(fā)動機)電流，并且該額定電流值被傳送給電流控制單元，該電流控制單元于是盡可能時 間一致地通過適當?shù)乜刂茰y試電路的端子處的電路而設置所確定的額定電流。根據(jù)W02007/042^A1中例如公開了一種電路，其中使用線圈作為電能量存儲器， 該線圈具有的電感明顯小于要模擬的電機的繞組的電感。通常，為了控制電機需要多個端子，因為這樣的具有較大功率的驅(qū)動裝置應當多相地-大多是三相地-控制。在測試電路 的端子處通常施加脈沖寬度調(diào)制(PWM)后的電壓信號，其中通過其占空比可以設置時間平 均地施加到該端子上的電壓。線圈以其另一端子經(jīng)由半橋與兩個輔助電壓源連接，從而通 過半橋的一個開關(guān)的接通可以將線圈的這個第二端子置于高電勢，并且通過橋的另一開關(guān) 的接通可以將線圈的第二端子置于非常低的電勢。從而可以影響線圈內(nèi)的電流流動并且將 測試電路的端子處電流的實際值設置或調(diào)節(jié)到預給定的額定電流的值。
電壓源在現(xiàn)有技術(shù)中由測試電路的供電電壓和兩個與其連接的輔助電壓源構(gòu)成。 可以從該電路抽取所有能量，方法是這兩個輔助電壓源之一被接入使得線圈中的電流被減通常使用金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)作為半橋的開關(guān)，通過 MOSFET可以實現(xiàn)非常高的開關(guān)頻率。MOSFET的高開關(guān)頻率因此是必需的，因為只有通過高 頻率地控制半橋才能實現(xiàn)實際電流的“平滑”變化。半橋中MOSFET的開關(guān)頻率由于該原因 所以比測試電路的輸出端的PWM電壓信號的頻率大很多。非常高的電流和電壓可以由測試電路的功率級例如社家，如果汽車的動力裝置能 以電驅(qū)動裝置控制的話，如其在混合車輛或電動車輛中應用的那樣。這樣的驅(qū)動裝置具有 幾十kW到幾百kW范圍中的功率并不罕見。這里，就算在非常動態(tài)的負荷切換的情況下，在 測試電路的端子處也必須是處于kv范圍的電壓和處于幾十A范圍中并且峰值也可以為幾 百A的電流占主導地位。但是，對于可以在被模擬的電負載中轉(zhuǎn)換的這樣的高功率，前面所述的MOSFET開 關(guān)元件處于其極限，因為它們由于太小的耐壓強度而不再能夠非破壞性地阻斷在切換時出 現(xiàn)的電壓。更健壯的開關(guān)元件*例如IGBT晶體管(絕緣柵雙極性晶體管)的使用并不是 很容易就可能的，因為在這里，所需要的高開關(guān)頻率沒有達到?，F(xiàn)有技術(shù)中已知的一些方案的另一缺點在于，在負載仿真電路中轉(zhuǎn)換相對高的功 率；在這里期望找到更小(損耗)功率密集地工作的方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務是至少部分地避免在已知的用于對這里所涉及的類型的電負載進 行仿真的電路的上述缺點，并且尤其提供適于對具有高電壓和功率轉(zhuǎn)換的大負載的仿真的 電路。實現(xiàn)前面所提出并說明的任務的根據(jù)本發(fā)明的用于對電負載進行仿真的電路首 先并且基本上的特征在于在橋?qū)蔷€支路中設置可控電壓源，并且實際電流iist能借助 于作用于可控電壓源的電流控制單元調(diào)節(jié)到預給定的額定電流is。n的值。通過橋?qū)蔷€支路中的可控電壓源，容易可能的是在大小和方向上對實際電流iis 進行調(diào)節(jié)。為此當然要求電流控制單元一方面以測量技術(shù)(無論是如何實現(xiàn)的)采集實際 電流，將其與預給定的額定電流is。n的值進行比較，并且將相應的調(diào)節(jié)信號轉(zhuǎn)發(fā)到可控電 壓源。只要測試電路的第一開關(guān)和第二開關(guān)以及電路的第三開關(guān)和第四開關(guān)被連接為使得 在包含橋?qū)蔷€支路的情況下得到閉合的電流回路，則橋?qū)蔷€支路中的可控電壓源產(chǎn)生 作用?，F(xiàn)在存在不同的可能性來實現(xiàn)橋?qū)蔷€支路中的可控電壓源。根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式，由可控電壓源提供的電壓直接經(jīng)由電流耦合被耦入到橋?qū)蔷€支路中，相反，在本發(fā)明的另一特別優(yōu)選的實施方式中，由可控電壓源提供的呀 直接經(jīng)由電感耦合被耦入到橋?qū)蔷€支路中，尤其是即通過變壓器。對于最后提到的通過可控電壓源的間接耦合而提供的電壓，對實際電流的調(diào)節(jié)在 初級側(cè)進行，其中變壓器的次級側(cè)容納到H橋電路的橋?qū)蔷€支路中。對于具有可控電壓 源的電感耦合的方案變形，要注意，通過可控電壓源和電感耦合只能調(diào)節(jié)橋?qū)蔷€支路中 可變的電流分量，因為直流電壓不能借助于電感耦合來傳輸。于是，直流電壓分量或直流電 流分量的調(diào)節(jié)必須通過根據(jù)測試電路的第一和第二開關(guān)的連接適當?shù)剡B接電路中第三開 關(guān)和第四開關(guān)而轉(zhuǎn)換。借助于該觀點顯然，可控電壓源必須是能“快速”控制的電壓源，其 在任何情況下都必須快速以使得橋?qū)蔷€支路中的瞬態(tài)電流分量可以以期望的調(diào)節(jié)速度 被調(diào)節(jié)。可控電壓源的一種優(yōu)選實施方式包括具有內(nèi)部電壓源的支持四象限的轉(zhuǎn)換裝置， 其中該內(nèi)部電壓源尤其被構(gòu)造為能量存儲器，優(yōu)選被構(gòu)造為電容器。支持四象限的轉(zhuǎn)換裝 置使得可以將內(nèi)部電壓源在任意定向-極性-與轉(zhuǎn)換裝置的外部連接點連接，從而內(nèi)部電 壓源可以將其接線電壓不同地引入到橋?qū)蔷€支路中；這與是直接還是間接耦入由電壓源 所提供的電壓無關(guān)。其中優(yōu)選地，支持四象限的轉(zhuǎn)換裝置包括第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開 關(guān)和第四開關(guān)，第一開關(guān)經(jīng)由第一電橋接頭與第二開關(guān)連接，第二開關(guān)與第四開關(guān)連接，第 四開關(guān)經(jīng)由第二電橋接頭與第三開關(guān)連接，并且第三開關(guān)與第一開關(guān)連接，其中內(nèi)部電壓 源與第一開關(guān)和第三開關(guān)的共同接點連接，并且與第二開關(guān)和第四開關(guān)的共同接點連接， 其中優(yōu)選地，內(nèi)部電壓源是電容器或另一蓄電池或另一電子電壓源(例如DC/DC控制器)。 因此通過內(nèi)部電壓源實現(xiàn)電壓源，并且通過支持四象限的轉(zhuǎn)換裝置保證電壓源的可控制 性。在前面描述的四象限轉(zhuǎn)換裝置被直接耦入到橋?qū)蔷€支路中的情況下，實用地存 在級聯(lián)的H橋電路，其中測試電路的第一和第二開關(guān)與電路的第三開關(guān)和第四開關(guān)構(gòu)成外 部H橋，并且支持四象限的轉(zhuǎn)換裝置的四個開關(guān)構(gòu)成內(nèi)部HA橋。對于這種變體缺點在于， 轉(zhuǎn)換裝置在轉(zhuǎn)接外部H橋時處于跳變電勢，由此例如寄生電容發(fā)生作用，并且由于電勢上 升和下降引起導致共模干擾的不期望的電流。該問題在以下時候被解決，即被實現(xiàn)為支持 四象限的轉(zhuǎn)換裝置的可控電壓源電感地耦入到橋支路中，支持四象限的轉(zhuǎn)換裝置與橋?qū)?線支路沒有電流接觸，并且由此即使在轉(zhuǎn)換裝置-外部H橋-轉(zhuǎn)接時在轉(zhuǎn)換裝置上也不產(chǎn) 生跳變電勢，從而這里可以盡可能地避免共模干擾。開頭提到了，在橋?qū)蔷€支路中設置有效電感，于是經(jīng)由該電感進行電流調(diào)節(jié)。橋 對角線支路中的這個有效電感可以在電路技術(shù)上被實現(xiàn)為單獨的部件，例如被實現(xiàn)為線 圈，但是有效電感也可以(或者附加地可以)不被實現(xiàn)為單獨部件，而是直接作為現(xiàn)有的寄 生的漏電感或線路電感而存在。如果可控電壓源間接地耦入到橋?qū)蔷€支路中，則橋?qū)?線支路中的有效電感按照部件也在初級側(cè)在可控電壓源中作為線圈而存在，和/或作為變 壓器的漏電感而存在，但是由于電感耦合而作為電感在橋?qū)蔷€支路中作用。尤其地，電感 于是可以通過適當?shù)卦O計而被實現(xiàn)為恒流變壓器或者被實現(xiàn)為次級繞組線圈?？偟貋碚f，根據(jù)本發(fā)明的電路在一個有利實施方式中以“功率中性”模式或“功率 交付或提供”模式運行。在一個有利實施方式中，電路設置在功率中性運行中，從而電路的 第三開關(guān)與測試電路的第一開關(guān)同步操作，并且電路的第四開關(guān)與測試電路的第二開關(guān)同步地操作，其中測試電路的第一開關(guān)和電路的第三開關(guān)推挽式地與測試電路的爹人開關(guān)和 電路的第四開關(guān)同步地被操作。在第四開關(guān)的這個協(xié)同工作的情況下，電壓源不起作用，因 為其不連接在橋?qū)蔷€支路位于其中的閉合電流路徑中。與此相反，電壓源在功率交付或提供運行中有效地連接到橋支路中，從而其總共 地影響也在橋?qū)蔷€支路中的電流流動。為此，與前面所述的同步運行方式相反，短暫地， 電路的第三開關(guān)不與測試電路的第一開關(guān)同步地被連接，和/或電路的第四開關(guān)不與測試 電路的第四開關(guān)同步地連接，而是以一定的延遲運行，從而實現(xiàn)了測試電路的第一開關(guān)與 電路的第四開關(guān)或者測試電路的第二開關(guān)與電路的第三開關(guān)的時間上重疊的運行方式。功 率交付或提供運行可以在以下情形中用于對能量存儲器進行充電或放電，即在電流耦合可 控電壓源的情況下，內(nèi)部電壓源實現(xiàn)為能量存儲器，尤其被實現(xiàn)為電容器或電池。這在要求 優(yōu)先權(quán)的專利申請DE102008034199中更詳細地介紹了。在本發(fā)明的另一有利實施方案中，電路總體地被操作為使得尤其是在電感耦入可 控電壓源的情況下注意參與的線圈或變壓器不處于磁飽和，因為于是初級側(cè)的電流改變不 再導致磁通變化，并且因此在次級側(cè)-即在橋?qū)蔷€支路中-也不導致電流或電壓改變，從 而不再可能進行調(diào)節(jié)。這在電路的一種優(yōu)選實施方式中通過以下方式實現(xiàn)，即使用功率交 付或提供運行以便在電感地耦合可控電壓源與橋支路的情況下防止參與的線圈/變壓器 /漏電感的面臨的磁飽和，尤其地，其中線圈/變壓器、漏電感的主電感電流始終被調(diào)節(jié)到 零。如何采集主電感電流對于本發(fā)明而言并不重要。


詳細地，現(xiàn)在存在不同的可能性來構(gòu)造和進一步改進用于對電負載進行仿真的根 據(jù)本發(fā)明的電路。為此參考權(quán)利要求1后面的權(quán)利要求以及結(jié)合附圖對優(yōu)選實施例的介 紹。在附圖中，圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一種用于對電負載進行仿真的電路的一個原理電路圖，圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的另一用于對電負載進行仿真的電路的另一原理電路圖， 其中具有電感性的電壓耦入，圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一種電路的電路圖，其中可控電壓源被實現(xiàn)為具有內(nèi)部 電壓源的支持四象限的轉(zhuǎn)換裝置，圖4示出了對于受控電壓源的實現(xiàn)可與圖3相當?shù)囊环N電路，但是具有電感性地 耦入的受控電壓，圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的一種電路的電路圖，其中橋?qū)蔷€支路中的有效電感在 電感地耦入受控電壓的情況下在初級側(cè)實現(xiàn)，圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明的一種電路的電路圖，其中受控電壓源被實現(xiàn)為半橋輸出 級，圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的另一電路的電路圖，其中受控電壓經(jīng)由三繞組變壓器以 變壓器的方式被耦入，圖8顯示了根據(jù)本發(fā)明的具有電感性耦入的另一電路的電路圖，圖9顯示了根據(jù)本發(fā)明的根據(jù)圖8的電路的電路圖，其中共模抑制以電壓控制的 方式進行，
圖10示出了三相運行的根據(jù)本發(fā)明的電路的示意性電路圖。
具體實施例方式圖1至10中所示的所有電路1用于對電負載進行仿真。該電負載應當在測試電 路3的接口 2處被仿真，以便測試測試電路3。測試電路3 —般涉及待測試的控制器，其因 此經(jīng)常也被稱為DUT (被測設備)。測試電路3至少具有第一開關(guān)4和第二開關(guān)5，電路1 具有第三開關(guān)6和第四開關(guān)7，其中測試電路3的第一開關(guān)4和第二開關(guān)5經(jīng)由共同的第一 內(nèi)部連接點8與測試電路3的接口 2連接，第三開關(guān)6和第四開關(guān)7經(jīng)由共同的內(nèi)部連接 點9相互連接。測試電路3的第一開關(guān)4和第二開關(guān)5在這里表示測試電路3的輸出級， 其中測試電路的這樣的輸出級經(jīng)由感興趣的接口 2經(jīng)常輸出PWM電壓信號，這些電壓信號 借助于包括兩個開關(guān)的半橋產(chǎn)生，如也可以以這里所示的測試電路3實現(xiàn)的那樣。電路的 第三開關(guān)6和第四開關(guān)7能通過調(diào)節(jié)裝置(在圖中未示出)進行調(diào)節(jié)，尤其是根據(jù)測試電 路3的第一開關(guān)4和第二開關(guān)5的運行進行調(diào)節(jié)。測試電路3的第一開關(guān)4和第二開關(guān)5 相對于彼此鎖定，即這些開關(guān)4、5不能同時具有相同的開關(guān)位置。同樣，電路1的第三開關(guān) 6和第四開關(guān)7也不能同時接通。第一開關(guān)4和第三開關(guān)6經(jīng)由第一外部連接點10相互連接，第二開關(guān)5經(jīng)由第二 外部連接點11與第四開關(guān)7連接。第一外部連接點10和第二外部連接點11被電壓源30 施加以供電電壓Ub,并且流經(jīng)測試電路3的接頭的實際電流iist流經(jīng)在接口 2和第二連接 點9之間構(gòu)成的橋?qū)蔷€支路12。第一開關(guān)4、第二開關(guān)5、第三開關(guān)6和第四開關(guān)7因此 與橋?qū)蔷€支路12 —起構(gòu)成H橋電路。為了能夠?qū)嶋H上在測試電路3的接口 2處對負載進行仿真，實際電流iist必須被 調(diào)節(jié)到預給定值，這在圖1至10中所示出的所有實施例中通過以下方式實現(xiàn)，即在橋?qū)?線支路12中設置可控電壓源13和橋?qū)蔷€支路12中的有效電感14，并且實際電流iist能 借助于作用于可控電壓源13的電流控制單元15而被設置為預給定的額定電流is。u的值。對于按照圖1的實施例，可控電壓源13直接設置在橋?qū)蔷€支路12中，從而由可 控電壓源13提供的電壓能直接經(jīng)由電流耦合饋送到橋?qū)蔷€支路12中。容易理解的是， 通過改變由可控電壓源13提供的電壓可以直接影響橋?qū)蔷€支路12中的電流流動，并且 通過調(diào)節(jié)器能設置為預給定的額定電流is。n的值。對于按照圖2的電路，由可控電壓源13提供的電壓間接地經(jīng)由電感耦合被耦入到 橋?qū)蔷€支路12中，其中電感耦合當前通過變壓器16來實現(xiàn)。由電流控制單元15控制的 電壓源13影響變壓器16的初級側(cè)電流，其中變壓器16將該電流-或經(jīng)由初級側(cè)獲得的電 流改變而產(chǎn)生的電壓-在次級側(cè)傳輸?shù)綐驅(qū)蔷€支路12中。因為完全原則上經(jīng)由電感耦 合只可能傳輸交流電流，所以以根據(jù)圖2的間接作用的可控電壓源13只可以影響橋?qū)蔷€ 支路中電流的交流分量。于是，通過相對于測試電路3的第一開關(guān)4和第二開關(guān)5適當?shù)?連接電路的第一開關(guān)6和第二開關(guān)7來對在橋?qū)蔷€支路12中流動的負載電流的直流分 量進行調(diào)節(jié)，其中測試電路3的第一開關(guān)4和第二開關(guān)5的行為不在主動控制的意義上是 能影響的，而是由測試電路3確定。此外，由可控電壓源13提供的電壓的電感耦入還實現(xiàn) 在根據(jù)圖4至9的實施例中。圖3和圖4顯示了以支持四象限的轉(zhuǎn)換裝置17對可控電壓源的一種特殊實現(xiàn)，其中轉(zhuǎn)換裝置17具有內(nèi)部電壓源18。通過轉(zhuǎn)換裝置17的四象限能力，可以與支持四象限的 轉(zhuǎn)換裝置17形式的可控電壓源13是直接還是電感性地耦入橋?qū)蔷€支路12無關(guān)地使內(nèi) 部電壓源18在橋?qū)蔷€支路12中以不同的定向發(fā)生作用。支持四象限的轉(zhuǎn)換設備17無論如何都具有第一開關(guān)19、第二開關(guān)20、第三開關(guān)21 和第四開關(guān)22，其中第一開關(guān)19經(jīng)由第一橋接頭23與第二開關(guān)20連接，第二開關(guān)20與第 四開關(guān)22連接，第四開關(guān)22經(jīng)由第二橋接頭M與第三開關(guān)21連接，第三開關(guān)21也與第 一開關(guān)19連接，其中內(nèi)部電壓源18與第一開關(guān)19和第三開關(guān)21的公共連接點25連接， 并且內(nèi)部電壓源18還與第二開關(guān)20和第四開關(guān)22的公共連接點沈連接。經(jīng)由第一橋接頭23和第二橋接頭對，支持四象限的轉(zhuǎn)換裝置17有效地耦入到橋 對角線支路12中。在根據(jù)圖3的電路中，支持四象限的轉(zhuǎn)換裝置17不僅具有H橋電路，而 且(如假定的那樣)還具有由第一開關(guān)4、第二開關(guān)5、第三開關(guān)6和第四開關(guān)7構(gòu)成的電 路，從而所示的電路1可以總體地被稱為級聯(lián)的H橋電路。通過在同時斷開轉(zhuǎn)換裝置17的 第二開關(guān)20和第三開關(guān)21的情況下同時閉合轉(zhuǎn)換裝置17的第一開關(guān)19和第四開關(guān)22， 內(nèi)部電壓源18可以在第一定向上耦入到橋?qū)蔷€支路12中，并且在正好相反地斷開或閉 合開關(guān)19、20、21和22的情況下，內(nèi)部電壓源18可以以相反的定向耦入并作用到橋?qū)蔷€ 支路12中。為了補償始終存在的電損耗并且為了以可控電壓源13不再能夠提供的更大的尺 度改變流經(jīng)測試電路3的接頭2的負載電流，要求使用外部H橋電路，該外部H橋電路由測 試電路3的第一開關(guān)4和第二開關(guān)5以及電路1的第一開關(guān)6和第二開關(guān)7以及由測試電 路3的接頭2與第二內(nèi)部連接點19之間的橋?qū)蔷€支路12構(gòu)成。為此，電路1可以以功 率交付或提供模式運行或者在功率中性運行中，其中對于功率中性運行，少量地僅僅通過 可控電壓源13結(jié)合電流控制單元15進行調(diào)節(jié)。為了實現(xiàn)功率中性運行，所示的電路1被 設置為使得電路1的第三開關(guān)6與測試電路3的第一開關(guān)4同步被操作，并且電路1的第 四開關(guān)7與測試電路3的第二開關(guān)5同步地被操作，其中測試電路3的第一開關(guān)4和電路 1的第三開關(guān)6基本上以推挽的方式與測試電路3的第二開關(guān)5和電路1的第四開關(guān)7同 步地被操作。在這種模式中，只能實現(xiàn)電壓源30在其中不起作用的兩個電流回路。與此相反，對于所示的電路1，功率交付或提供運行通過以下方式實現(xiàn)，即電壓源 30有效地連接到橋?qū)蔷€支路12中，即電路1的第三開關(guān)6與測試電路3的第一開關(guān)4不 是同步地被開關(guān)或者電路1的第四開關(guān)7與測試電路3的第二開關(guān)5不是同步地被開關(guān)， 而是以一定的延遲被開關(guān)，從而產(chǎn)生開關(guān)4和6或開關(guān)5和7的略微延遲的運行方式，并且 因此實現(xiàn)開關(guān)4和7或5和6的在時間上重疊的運行方式。由此，電壓源30始終與橋?qū)?線支路12串聯(lián)連接，并且因此-按照極性-在橋?qū)蔷€支路12中電流降低或電流增加地 發(fā)生作用。功率交付或提供運行當前在電流耦合可控電壓源13的情況下以及在所示的將 內(nèi)部電壓源18實現(xiàn)為電容器形式的能量存儲器的情況下被用于對能量存儲器進行充電或 放電(也參見 DE102008034199)。在圖1至4和6至9中，橋?qū)蔷€支路12中的有效電感14分別被實現(xiàn)為線圈。但 是在這里未示出的其他實施例中，在橋?qū)蔷€支路12中的有效電感14寄生地被實現(xiàn)作為 漏電感或線路電感(即根本不作為部件出現(xiàn))就足夠了。在根據(jù)圖5的實施例中，在橋?qū)蔷€支路12中的有效電感14在初級側(cè)在可控電壓源13中被實現(xiàn)作為線圈，其中對于其當然的是，線圈不必須被構(gòu)造為具有電壓源13的單 元，而是設置在可控電壓源13作用于其中的電流回路中，如在圖5中也示出的那樣。在根據(jù)圖6的實施例中，可控電壓源13不被實現(xiàn)為完整的H橋電路，而是被實現(xiàn) 為具有兩個內(nèi)部電壓源的半橋，該半橋在結(jié)構(gòu)和控制方面與具有全橋的方案相比開銷更 少。圖7中所示的方案變體通過對在H橋電路的兩個可能的電流回路中相應一個中流 動的電流施加影響而影響橋?qū)蔷€支路12中的電流，其中當前由于簡單的結(jié)構(gòu)而使用三 繞組變壓器26。由此避免了用于進行控制的變壓器的初級側(cè)處于跳變電勢。對于根據(jù)圖8的電路，主動的共模抑制由控制裝置27來實現(xiàn)，這也在根據(jù)圖9的 變體中實現(xiàn)，但是這里是通過使用施加于測試電路3的接口 2上的電壓，其中通過耦合電容 器觀導致直流分量的抑制。在圖10中原理性地示出了，根據(jù)本發(fā)明的用于對電負載進行仿真的電路1當然可 以不僅單相地使用-即用于調(diào)節(jié)測試電路的僅僅一個接口或接口對上的單個電流路徑，而 是該電路即使在要仿真多相電負載這樣的應用情形中也能容易地使用。這里，為每個要仿 真的相設置根據(jù)本發(fā)明的用于對負載進行仿真的電路。如果要仿真的負載具有中心連接點 (星形匯接點)，則這些電路可以無問題地被使用。在這種情形中，仿真模型確保所有連接 的相上的總電流等于零。在圖10中還示出了，電機的仿真模型50如何根據(jù)在相上測得的電壓計算實際負 載的電流以及如何將其作為電流額定值施加給根據(jù)本發(fā)明的電路1的實際負載部件51。根 據(jù)本發(fā)明的電路1的實際負載部件51對應于多相的(在這里是三相的)設置而多重地(在 這里是三重地)存在，并且與電路1的各自實現(xiàn)變體無關(guān)地基本上分別包括開關(guān)6和7、可 控電壓源13、有效電感14和電流控制單元15。其中，由仿真模型50產(chǎn)生的電流額定值對 應于前面的實施例分別施加給包含在實際負載部件51中的電流控制單元15，該電流控制 單元在相上對電流進行控制。
權(quán)利要求
1.一種用于對測試電路⑶的接口⑵處的電負載進行仿真的仿真電路，其中所述測 試電路(3)至少包括第一開關(guān)(4)和第二開關(guān)(5)，所述仿真電路(1)具有第三開關(guān)(6)和 第四開關(guān)(7)，所述測試電路(3)的第一開關(guān)(4)和第二開關(guān)(5)經(jīng)由公共的第一內(nèi)部連 接點⑶與所述測試電路⑶的接口(2)連接，所述第三開關(guān)(6)和所述第四開關(guān)(7)經(jīng) 由公共的第二內(nèi)部連接點(9)而相互連接，所述第一開關(guān)(4)和所述第三開關(guān)(6)經(jīng)由第 一外部連接點(10)而相互連接，所述第二開關(guān)( 與所述第四開關(guān)(7)經(jīng)由第二外部連接 點(11)而相互連接，從而所述第一開關(guān)G)、所述第二開關(guān)(5)、所述第三開關(guān)(6)和所述 第四開關(guān)(7)構(gòu)成H橋電路，所述第一外部連接點(10)和所述第二外部連接點(11)被電 壓源(30)施加以供電電壓(Ub)，并且流經(jīng)所述測試電路(3)的接口⑵的實際電流(iist) 流經(jīng)在所述接口( 和所述第二連接點(9)之間構(gòu)造的橋?qū)蔷€支路(12)，其中設置所述 橋?qū)蔷€支路(12)中的有效電感(14)，其特征在于，在所述橋?qū)蔷€支路(12)中設置可控電壓源(13)，并且所述實際電流(iist)借助于作 用于所述可控電壓源(1 的電流控制單元(1 能被調(diào)節(jié)為預給定的額定電流(is。n)的 值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的仿真電路，其特征在于，由所述可控電壓源(1 提供的電壓直接 經(jīng)由電流耦合被耦入到所述橋?qū)蔷€支路(1 中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的仿真電路，其特征在于，由所述可控電壓源(1 提供的電壓間接 地通過電感耦合被耦入到所述橋?qū)蔷€支路(1 中，尤其是通過至少一個變壓器(16)被 耦入到所述橋?qū)蔷€支路(12)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一的仿真電路，其特征在于，所述可控電壓源(1 由具有內(nèi) 部電壓源(18)、優(yōu)選具有電容器的支持四象限的轉(zhuǎn)換裝置(17)實現(xiàn)，所述內(nèi)部電壓源(18) 尤其是能量存儲器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的仿真電路，其特征在于，所述支持四象限的轉(zhuǎn)換裝置(17)包括第 一開關(guān)(19)、第二開關(guān)(20)、第三開關(guān)和第四開關(guān)(22)，所述第一開關(guān)(19)與所述第 二開關(guān)00)經(jīng)由第一橋接口 03)連接，所述第二開關(guān)OO)與所述第四開關(guān)02)連接，所 述第四開關(guān)02)與所述第三開關(guān)經(jīng)由第二橋接口 04)連接，所述第三開關(guān)與 所述第一開關(guān)(19)連接，其中所述內(nèi)部電壓源(18)與所述第一開關(guān)(19)和所述第三開關(guān) (21)的公共連接點05)連接，并且與所述第二開關(guān)OO)和所述第四開關(guān)02)的公共連接 點06)連接，尤其地，所述內(nèi)部電壓源(1 是電容器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的仿真電路，其特征在于，所述橋?qū)蔷€支路(12)中 的有效電感(14)被實現(xiàn)為線圈，和/或寄生地被實現(xiàn)為漏電感或線路電感。
7.根據(jù)權(quán)利要求6和3的仿真電路，其特征在于，所述橋?qū)蔷€支路(12)中的有效電 感(14)作為變壓器(16)的漏電感存在，尤其是通過有針對性地設計為恒流變壓器或次級 繞組線圈。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一的仿真電路，其特征在于，在功率中性運行中，所述仿真電 路被設置為使得所述仿真電路的第三開關(guān)(6)與所述測試電路的第一開關(guān)(4)同步地被操 作，所述仿真電路的第四開關(guān)(7)與所述測試電路的第二開關(guān)(5)同步地被操作，其中所述 測試電路⑶的第一開關(guān)⑷和所述仿真電路⑴的第三開關(guān)(6)推挽地與測試電路(3) 的第二開關(guān)(5)和所述仿真電路⑴的第四開關(guān)(7)同步地被操作。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一的仿真電路，其特征在于，在功率交付或提供運行中，所述 電壓源(30)有效地被連接到所述橋?qū)蔷€支路(1 中，尤其是通過以下方式短暫地，所 述仿真電路的第三開關(guān)(6)不與所述測試電路的第一開關(guān)同步地開關(guān)，和/或所述仿 真電路的第四開關(guān)(7)不與所述測試電路的第二開關(guān)(5)同步地開關(guān)，而是以一定延遲地開關(guān)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的仿真電路，其特征在于，使用所述功率交付或提供運行，以便在 電感性地耦合所述可控電壓源(1 與所述橋?qū)蔷€支路(1 的情況下防止參與的線圈/ 變壓器/漏電感的面臨的磁飽和，尤其地，所述線圈/變壓器/漏電感的主電感電流優(yōu)選被 調(diào)節(jié)為零。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的仿真電路，其特征在于，使用所述功率交付或提供運行，以便在 將可控電壓源(1 電流地耦合到所述橋支路(1 中的情況下對能量存儲器進行充電或放 電，尤其地，所述可控電壓源(1 被設計為支持四象限的轉(zhuǎn)換裝置，其中優(yōu)選地，所述內(nèi)部 電壓源被構(gòu)造為電容器或電池形式的能量存儲器。
全文摘要
這里通過以下方式可以對具有高功率轉(zhuǎn)換的大負載進行仿真，即在橋?qū)蔷€支路(12)中設置可控電壓源(13)和該橋?qū)蔷€支路中的有效電感(14)，實際電流(iist)借助于作用于可控電壓源(13)的電流控制單元(15)能調(diào)節(jié)為預給定的額定電流(isoll)的值。
文檔編號G05B17/02GK102099755SQ200980127353
公開日2011年6月15日 申請日期2009年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月21日
發(fā)明者J·布拉克, T·舒爾特 申請人:帝斯貝思數(shù)字信號處理和控制工程有限公司