Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Holger Borcherding | Fachbereich Elektrotechnik und Technische Informatik | Institut für Energieforschung (iFE)
Forschungsschwerpunkt: Produktion & Automation
Kurzbeschreibung:
Für die Automatisierung einer Produktion werden elektrische Antriebssysteme in Robotern, Förderbändern, Lagersystemen sowie vielen weiteren Automatisierungslösungen eingesetzt. Dies beinhaltet drehzahlgeregelte Antriebssysteme, bei denen die Drehzahl des Antriebsmotors aktiv gesteuert und geregelt wird, um eine präzise Kontrolle eines mechanischen Systems zu ermöglichen. Das Herzstück eines drehzahlgeregelten Antriebssystems ist ein Frequenzumrichter, der die Schaltfrequenz und Spannung des zugeführten elektrischen Stroms an den Motor anpasst. Durch die Veränderung dieser Parameter kann die Drehzahl des Motors gesteuert werden. Im Rahmen der Energiewende ist ein Ziel aktueller Forschung diese elektrischen Antriebssysteme energieeffizienter zu gestalten.
In dem vorangegangen Projekt Ide3AL wurde aufgezeigt, dass ein spezieller Schaltschrank-Umrichter mit integriertem Sinusfilter und fortschrittlichen SiC-Leistungshalbleitern drehzahlgeregelte Antriebssysteme effizienter macht als herkömmliche Umrichter mit IGBT-Transistoren. Dank einer hohen Schaltfrequenz konnte die Größe des Sinusfilters reduziert werden, während der Umrichter kompakt bleibt und die Verluste in den Leitungen zum Motor minimiert werden. Außerdem konnte gezeigt werden, dass sich die bisherige Begrenzung der Kabellänge für den Motor durch abgeschirmte Leitungen aufheben lässt. Dies ermöglicht den Einsatz vieler bisher ungesteuerter Antriebsanwendungen mit drehzahlgeregelten Antrieben. Dadurch ergeben sich wiederum zusätzliche Möglichkeiten zur Energieeinsparung, die bisher wirtschaftlich nicht umsetzbar waren.
Um jedoch die Herausforderungen im Zusammenhang mit der hohen Schaltfrequenz der SiC-Leistungshalbleiter und den damit verbundenen elektromagnetischen Störeinflüssen zu bewältigen, wird derzeit in dem Forschungsprojekt IDEALER nach Lösungen gesucht. Das Projekt zielt darauf ab, die Zusatzverluste im Motor und den Zuleitungen zu minimieren, um die angestrebte Effizienz zu erreichen. Ebenso werden innovative Entstör-Konzepte erforscht, die die elektromagnetischen Wechselwirkungen zwischen den Sinusfilter-Elementen zwischen Ein- und Ausgang adressieren und so eine verbesserte elektromagnetische Verträglichkeit auf der Netzseite ermöglichen.
Projektwebsite: https://www.ife-owl.de/forschung/projekte/idealer
Laufzeit: 01.05.2023 - 30.04.2026
Fördersumme: 336.567 €
Partner:innen: Lenze SE, Infineon Technologies AG
Kontakt:
Benjamin Jerwan
E-Mail: benjamin.jerwan(at)th-owl.de
Tel.: +49 5261 702 5111
Gefördert von: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz
(Stand:22.04.2024)