Nachfolgend wird die Auswirkungen von herkömmlichen Frequenzumrichtern (VFDs) auf Motoren beschrieben und die innovative Lösungen zur Reduzierung von harmonischen Verzerrungen im Versorgungsnetz und Wärmeentwicklung im Motor vorgestellt.

Revolutionierung der Motorsteuerungstechnologie

Die Mission besteht darin, die Motorsteuerung mit einer neuartigen, filterlosen Niedrigharmonik-VFD-Technologie zu revolutionieren und reine Sinuswellen an den Motor zu liefern. Dies verbessert die Effizienz und Zuverlässigkeit von Antriebssystemen erheblich.

• Entwicklung der ersten filterlosen Low-Harmonic-Frequenzumrichter mit reinen Sinuswellen am Ausgang.
• Ziel ist die Verbesserung der Motorsteuerung, die Erhöhung der Energieeffizienz und die Reduzierung der Netzbelastung.

Technische Spezifikationen der VFD-Modelle

Die verschiedenen Modelle der aktiven Front-End (AFE) VFDs bieten unterschiedliche Leistungsstufen und Spannungen an, um den Anforderungen verschiedener Anwendungen gerecht zu werden.

• S3 AFE: 400-480V (11kW – 15HP bis 18.5kW – 25HP) und 600V (15kW – 20HP bis 22kW – 30HP).
• S4 AFE: 400-480V (22kW – 30HP bis 45kW – 60HP) und 600V (30kW – 40HP bis 55kW – 75HP).
• S5 AFE: 400-480V (55kW – 75HP bis 90kW – 125HP) und 600V (75kW – 100HP bis 110kW – 150HP).

Negative Auswirkungen traditioneller Frequenzumrichter

Die herkömmlichen VFDs erzeugen hohe harmonische Verzerrungen, die die Systemzuverlässigkeit und die Betriebskosten negativ beeinflussen.

• THDi (Total Harmonic Distortion) > 40% bei Standard-VFDs (inkl. AC/DC-Drossel)
• Probleme mit der Stromqualität führen zu höheren Transformatorbelastungen und Temperaturerhöhung.
• Ohne zusätzliche Verdrosselung nicht konform mit IEEE 519 Standards und EN50160.

Lösungen zur Reduzierung von Harmonischen Oberschwingungen

Um die negativen Auswirkungen herkömmlicher VFDs zu reduzieren, werden verschiedene Lösungen vorgeschlagen, darunter Filter und Induktivitäten.

• Verwendung von Netz/DC-Drosseln und harmonischen Oberwellenfilter zur Reduzierung von THDi.
• Einsatz von 12, 18 und 24-Puls-Diodenbrücken zur Verbesserung der Stromqualität.

Vorteile alternativer VFD-Architekturen

Alternative VFD-Architekturen, wie aktive Front-End- und Matrix-VFDs, bieten eine signifikante Reduzierung der harmonischen Verzerrungen.

• Aktive Front-End VFDs nutzen Si IGBT für eine bessere Leistung.
• Matrix-VFDs bieten eine direkte AC-AC-Konvertierung ohne DC-Bus.
• Reduzierung der harmonischen Verzerrungen auf THDi < 5% möglich.

Herausforderungen und Lösungen mit SiC MOSFETs

SiC MOSFETs bieten Vorteile in der Leistung, bringen jedoch auch Herausforderungen wie EMI und dV/dt mit sich.

• SiC MOSFETs ermöglichen höhere Schaltfrequenzen (bis zu 105 kHz).
• Notwendigkeit neuer Modulationstechniken zur Reduzierung von EMI und dV/dt.

Verbesserte Motorleistung und Zuverlässigkeit

Die neuen VFDs bieten eine verbesserte Motorleistung durch reduzierte Temperatur des Motors und lösen andere Probleme, die mit herkömmlichen VFDs verbunden sind.

• Motoren laufen 9-12% kühler mit der neuen Technologie.
• Eliminierung von induzierten Wellen- und Lagerströmen, die zu Lagerschäden führen können.

Fazit: Die Zukunft der VFD-Technologie

Die Clean Power VFD-Technologie stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Motorsteuerung dar, indem sie harmonische Verzerrungen minimiert und eine saubere Sinuswelle an den Motor liefert.

• THDi < 5% sowohl auf der Netz- als auch auf der Motorseite.
• Bietet eine kompakte, integrierte Lösung ohne zusätzliche Filter und Komponenten.