Michael Koch

Lastspitzen reduzieren

12. August 2021, 10:11 Uhr | Andrea Gillhuber

Aktive Energiemanagementsysteme zwischen Antrieb und Speicher regeln den Energiehaushalt von Antriebssystemen, egal ob für einen Einzelantrieb oder für mehrere Achsen im Zwischenkreisverbund. Ein Aufsteckmodul ermöglicht zusätzlich die Lastspitzenreduktion per Plug&Play.

Mit der Pxt-Serie liefert das Unternehmen Michael Koch aktive Energiemanagement-Systeme für elektrische Antriebe. Als aktive Verbindungselemente zwischen Umrichtern und Speichern zeichnen sie sich aus durch einen Weitspannungsbereich sowie eine Unabhängigkeit von Antriebselektronik-Herstellern. Die Geräte erfüllen die Forderungen nach höherer Energieeffizienz, unterbrechungsfreier Energieversorgung, Lastspitzenreduktion und Verringerung von Netzrückwirkungen. Hinzu kommt nun ein weiteres Feature per Plug&Play: Lastspitzen werden über das Aufsteckmodul ‚PxtMX‘ auf einem vom Anwender definierten Niveau abgefangen. Die Produktfamilie ‚Pxt‘, das auch ‚P mal t‘ (gleich Energie) ausgesprochen werden kann, erreicht damit eine höhere
Funktionalität.

Das System speichert überschüssige oder notwendige elektrische Energie des Antriebssystems weitgehend netzunabhängig zwischen. Als Verbindungsteil zwischen Antrieb und Speicher regelt es so den Energiehaushalt des Antriebssystems, egal ob für einen Einzelantrieb oder für mehrere Achsen im Zwischenkreisverbund. Die Ziele dabei sind vielfältig: von der einfachen Einsparung elektrischer Energie, also die Erhöhung der Energieeffizienz, bis zur Anpassung einer Maschine an eine schwächliche Stromversorgungsinfrastruktur.

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Aktives Energiemanagement

Die Aufgaben erfüllen zwei aktive Grundgeräte, die direkt am Zwischenkreis der Drive Controller, also Frequenzumrichter oder Servoregler, angeschlossen sind.

Das aktive Puffermodul für Gleichstromzwischenkreise ‚PxtFX‘ ist auf speziell entwickelte Elektrolytkondensatoren ausgelegt. Mit einer maximalen Speicherspannung von 450 V(DC) und einer Stromtragfähigkeit von maximal 40 A für eine Minute bzw. einem Dauerstrom von 20 A ist eine Spitzenleistung von 18 kW realisierbar.

Das aktive Energiemanagement-Gerät ‚PxtRX‘ beherrscht Speicherspannungen bis 800 V(DC) bei einer Stromtragfähigkeit von bis zu 60 A Spitzenstrom für 45 s bzw. 30 A Dauerstrom.

Die Dimensionierung des Systems liegt beim Applikationsengineering: Die vom Antriebssystem im schlechtesten Fall des Lastzyklus angeforderte Leistung als Produkt von Spannung mal Strom, muss genauso passen, wie die zur Verfügung stehende Energie als Produkt aus Leistung mal Zeit. Das modulare System spielt hierbei seine Stärken aus, weil es durch Parallelschaltung der aktiven Geräte variabel in der Leistung ist. Durch passende Ergänzungen der Speicher ist dies auch bei der Energiemenge der Fall. So startet ein System mit einem PxtFX-Gerät mit 2 kJ Speicher und es können theoretisch beliebig viele PxtRX-Geräte in Verbindung mit einer ebenso unbegrenzten Anzahl an Doppelschicht-Kondensatormodulen parallelgeschaltet werden.

Während das ‚PxtFX‘ auf kurze Zyklen ausgelegt ist, ist der größerer Bruder ‚PxtRX‘ auf den Einsatz mit Speichern höherer Energiedichte ausgelegt (siehe Bild 1). In Verbindung mit Elektrolytkondensatoren und qualifizierten Doppelschicht-Kondensatormodulen steht ein modulares System zur Verfügung, das anwendungsspezifische Lösungen mit Leistungen bis über 200 kW und Energien bis über 2 MJ ermöglicht.

Das Kernportfolio an aktiven Energiemanagementgeräten mit Speichereinheiten wird durch Peripherieprodukte ergänzt: angefangen bei passiven und aktiven Entlade-Einheiten über netzunabhängige 24-V-Notstromversorgungen und Systeme auf Einzelgerätebasis bis hin zu anschlussfertigen Schaltschranklösungen.