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Antriebstechnik: Die Herausforderungen im High-Speed-Bereich

Fortsetzung des Artikels von Teil 1.

Mehr Leistung durch Parallelbetrieb

Mittlerweile steigen auch die Bedarfe im sehr hohen Leistungsbereich. Teilweise sind Antriebsleistungen um die 200 kW zu gering, um High-Speed-Motoren anzutreiben. Natürlich besteht immer die Möglichkeit, noch größere Leistungsendstufen zu entwickeln, was aber mit hohen Entwicklungskosten und Zeitaufwand verbunden ist. Zudem sind in diesem Bereich erhältliche Leistungsschalter für hohe Schaltfrequenzen eher ungeeignet.

Als Alternative dazu wurde eine Technologiefunktion für ein bestehendes Servoreglersystem entwickelt, die es ermöglicht, zwei oder mehrere Endstufen parallel zu schalten. So vergrößert sich der verfügbare Leistungsbereich. Zudem ist durch eine geeignete Endstufen-Ansteuerung die Stromwelligkeit reduzierbar. Über eine bidirektionale High-Speed-Kommunikation erfolgen der Datenaustausch zwischen den Reglern sowie die synchrone Ansteuerung von zwei Endstufen mit aufeinander abgestimmten Pulsmustern. Dabei stellen sich die über einen Feldbus angeschlossenen Regler als nur ein Teilnehmer dar.

Hiermit lassen sich unterschiedliche Motor-Wicklungstopologien ansteuern. Das heißt: Der Motor kann klassisch mit einer Sternwicklung oder auch mit zwei verlustoptimal zueinander angeordneten Sternwicklungen ausgeführt sein. Auch 690-V-Wicklungen mit offenem Sternpunkt sind anschließbar.

Der Doppelumrichter erzielt seine höhere Leistung aus der Tatsache, dass dieser bei gleicher Zwischenkreisspannung eine höhere Spannung an den Motor anlegen kann als ein konventioneller Umrichter. Die maximale augenblickliche Spannung, die ein Servoregler an einen Motor anlegen kann, ist die Zwischenkreisspannung. Bei einem konventionellen Umrichter wirkt diese Spannung als verket­tete Spannung am Motor. Bei einem Doppelumrichter kann diese maximale Spannung als Phasenspannung wirken, was die Spannung und damit die Leistung um den Faktor „Wurzel aus 3“ erhöht.