Highlights
Das HSI-Modular Inverter System besteht aus bis zu 12 Powermodulen (PM 150) sowie jeweils einer Main Control Unit (MCU) und einer Grid Measurement Unit (GMU). Durch innovative Multilevel Technologie können Hochgeschwindigkeitsmotoren effizient mit hoher Spannung und geringem THD angetrieben werden.
Systemübersicht HSI-Modular
HSI-Modular ist sehr flexibel von 180 kVA bis 2160 kVA für den 2Q- oder 4Q-Betrieb skalierbar.
Bis zu 12 Stück PM 150 können von einer MCU gesteuert werden und einen Antrieb versorgen. In generatorischem Betrieb sorgt des GMU für eine Netzüberwachung und regelkonforme Einspeisung.
Verschiedene Schnittstellen erlauben u.a. die Anbindung eines SPS-Systems.
Intengrierte Systembestandteile
Das Powermodul PM 150 enthält alle erforderlichen Komponenten für einen Plug-and-Play Betrieb.
Zusätzliche Filter oder andere Komponenten sind dementsprechend für einen effizienten Betrieb und eine netzkonforme Einspeisung nach VDE-AR 4100/4105 nicht erforderlich. Die eingesetzten Filter sind in Maße und Gewicht von untergeordneter Bedeutung und konnten in das Gehäuse des PM 150 integriert werden.
Die angegebenen Werte, insbesondere die Effizienz des Systems, wurden unter Berücksichtigung aller Komponenten und Filter berechnet.
Leistungsfähigkeit
Das modulare Wechselrichtersystem HSI-Modular bietet eine einfache Plug-and-play Lösung für High-Performance Hochgeschwindigkeitsantriebe.
Es besteht aus bis zu 12 parallel-schaltbaren Leistungseinheiten (Powermodule) PM150, der zentralen Steuerungseinheit MCU, die bis zu 12 Leistungseinheiten ansteuern kann, sowie aus dem Netzmessmodul GMU. Mit dem System können 4Q-Hochgeschwindigkeitsantriebslösungen mit minimalem Projektierungs– und Entwicklungsaufwand mit einer Leistung von bis zu 2,1 MVA Systemleistung realisiert werden.
Durch Multilevel-Technologie und hochintegriertem Leistungsteil kann bei Schaltfrequenzen von 32 kHz und Nennspannungen bis 690 V AC, ein System-Wirkungsgrad von über 97% erreicht werden.
Bei diesem Wert sind die Verluste des Leistungsteils und der integrierten Filterkomponenten bereits berücksichtigt. Zusätzliche externe Filter sind nicht erforderlich.
Vorteile für einen OEM/ Systemintegrator
Powermodul – PM150
Das 150 A/690 V Powermodul beinhaltet ein aktives Frontend (AFE) das in der Lage ist, mit einem einstellbaren cos φ Energie aus dem Netz zu beziehen oder Energie in das Netz einzuspeisen. Die notwendigen Filterkomponenten (Sinusfilter und EMV Filter) sind im Gerät als Standardkomponente enthalten. Der enthaltene Motor-/Generatorwechselrichter basiert auf einer innovativen Multilevel Topologie, welche es ermöglicht, eine Highspeed Maschine mit einem hohen Wirkungsgrad bei einer hohen Spannung und einer hohen Schaltfrequenz zu betreiben. Durch die Multilevel Technologie und den integrierten Motor- Sinusfilter wird ein sehr geringer THD des Ausgangstromes erreicht, was zur Reduktion der Verluste in der angeschlossenen High-Speed Maschine führt. Es wird eine hohe resultierende Leistungsdichte erreicht. Ein Gleichtaktfilter ist auch enthalten. Drehzahlgeregelte Lüfter sorgen für ausreichend Kühlung und werden bei geringer Belastung automatisch herunter gefahren.
Grid Measurement Unit – GMU
Die Netzmesseinheit GMU, dient im Zusammenspiel mit der MCU (Main Control Unit) der kontinuierlichen Netzüberwachung und regelkonformen Einspeisung. Über jeweils 3 Messkanäle für Netzspannungen und Netzströme wird das Energieversorgungsnetz kontinuierlich überwacht. Dies erfolgt mit einer Abtastfrequenz von über 50 kHz und einer Auflösung von über 16 Bit. Netzereignisse wie LVRT (Spannungseinbrüche) oder HVRT (Überspannungen) werden extrem schnell erfasst und an die MCU weitergegeben. Damit können die neuesten Netzanforderungen eingehalten werden. Die Wechselrichter trennen sich bei Netzfehlern nicht sofort zum Netz, sondern versuchen für eine gewisse Zeit das Netz zu stützen.
Main Control Unit – MCU
Die Main Control Unit (MCU) ist die zentrale Intelligenz des Wechselrichtersystems HSI-Modular. Sie erlaubt den synchronisierten Betrieb von bis zu 12 Powermodulen PM 150. Diese werden über LAN Kabel mit der MCU verbunden. Die MCU erhält so innerhalb von wenigen Mikrosekunden alle Informationen aus den einzelnen Powermodulen, verarbeitet diese und gibt Stellgrößen an die einzelnen PM150 zurück. Auf der MCU wird die sensorlose feldorientierte Regelung der Highspeed-Maschine oder die Netzregelung des AFE ausgeführt. Die Regelung kann mit einer Regelfrequenz von bis zu 50 kHz ausgeführt werden. Dies ermöglicht die präzise Regelung von Maschinen mit hohen Drehzahlen bzw. Grundwellenfrequenzen. Über die vorhandene Feldbusschnittstelle (Profinet, MODBUS/TCP) kann das Wechselrichtersystem an ein übergeordnetes System (z.B. SPS) angebunden werden. Die vorhandenen I/Os ermöglichen die Ansteuerung externer Komponenten.
