Integrierte Leistungsfilter in Umrichterkonzepten

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ET System electronic GmbH

SCHURTER AG

Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

SEMIKRON International GmbH

Weniger harmonische Oberwellen in Antriebslösungen

Während sich lange Anschlussschienen unter Betriebsbedingungen aufheizen und Wärme an die Innenluft des Schaltschranks abgeben, ist die Problematik bei kurzen Schienen aufgrund der geringeren Wärmeerzeugung und damit auch Wärmeabgabe an die Umgebung nicht so erheblich. Ebenso ist in letzterem Fall die Ausbreitungsfläche der bei Antrieben unvermeidlichen harmonischen Oberschwingungen kleiner, sodass Leistungsverluste und Rückkopplungen geringer sind. Bei langen Anschlussschienen sind die Werte für elektromagnetische Einkopplungen und Überspannungsspitzen durch schnell schaltende Ströme von parasitären Komponenten größer.

Um die Leistungsdichte zu erhöhen, sind die parasitären Parameter so weit wie möglich zu minimieren. Die kompakten Filter von Nidecon sorgen mit ihren kurzen Anschlussschienen für weniger Hitze und geringere Verluste im System und minimieren darüber hinaus EMV-Störfaktoren.

Alle beschriebenen Eigenschaften resultieren in einer hohen Zuverlässigkeit des Filters. Die Tatsache jedoch, dass zwei Komponenten unabhängig voneinander zuverlässig arbeiten, bedeutet noch lange nicht, dass sie auch im gemeinsamen Einsatz betriebssicher sind. Mit der Integration des Filters in den Leistungsstack haben Nidecon und Semikron diese Aufgabe gelöst. Die Zuverlässigkeit des Gesamtpakets ist höher, wenn Filter und Umrichter bereits in der Konstruktionsphase aufeinander abgestimmt werden.

Für den Kunden ist es außerdem von Vorteil, das gesamte System aus einer Hand zu beziehen und somit die Verantwortung für beide Komponenten dem Lieferanten zu überlassen. Auch beschleunigt der Bezug mehrerer Elemente aus einer Quelle den Projektablauf. Die bereits im Vorfeld der Lieferung vollständig getestete integrierte Umrichter-Filter-Einheit kann durch den Kunden direkt vor Ort in Betrieb genommen werden.

Der Netzfilter ist bereits vollständig elektrisch mit der Leistungseinheit verbunden, die Lieferung des Schaltschranks erfolgt montagefertig für die Endanwendung. Lediglich Ein- und Ausgang müssen noch kundenseitig angeschlossen werden. Im nächsten Schritt ist eine weitere Integration und Optimierung der Nidecon-Filter und der Semikron-Leistungsmodule geplant.

Der Kunde erhält ein optimales Gesamtpaket, wenn es gelingt, Verlustleistung und Wärmeentwicklung unter verschiedenen Lastbedingungen zu minimieren. Das Ziel wird nicht nur durch die Integration von Nidecon-Filtern in Semikron-Leistungsmodule erreicht, sondern auch durch den Austausch von Knowhow der Experten: Auf der einen Seite erfährt der Entwickler von Leistungsstacks Details über die vielseitigen Einsatzmöglichkeiten von Netzfiltern. Im Gegenzug lernt der Kollege aus der Entwicklungsabteilung des Filterherstellers etwas über die Anwendungsumgebung, in der der Filter letztendlich arbeiten soll.

Durch die Zusammenarbeit wächst auch das gemeinsame Knowhow bezüglich der Leistungsfähigkeit des Gesamtsystems. So erhält der Kunde präzisere Parameter, innerhalb derer das Gesamtsystem reibungslos läuft. Das beruht darauf, dass die separate Messung der Leistungsverluste der induktiven Komponente schwierig ist. Einfacher ist es dagegen, die Gesamtverluste des Systems zu erfassen. Deshalb kann Semikron genaue Aussagen über den optimalen Wartungszeitpunkt treffen.

* * Jarkko Salomäki ist der Geschäftsführer des Filterherstellers Nidecon Technologies Oy in Vantaa/ Finnland, ein Unternehmen der SEMIKRON International.

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