Ideenumsetzung und Demonstration elektrischer Antriebs- und Leistungselektroniklösungen mit einer verbesserten Energie- und Ressourcen-Effizienz

Description: Das Projekt IDEALER nutzt Ergebnisse des Vorprojekts Ide3AL. In dem Vorprojekt wurde grundsätzlich gezeigt, dass ein Schaltschrank-Umrichter mit integriertem Sinusfilter unter Nutzung von schnellschaltenden SiC-Leistungshalbleitern zu einer besseren Energieeffizienz des Antriebssystems führt als ein konventioneller Umrichter mit IGBT-Transistoren. Durch die hohe Schaltfrequenz können die Filtergröße reduziert, die Umrichter-Baugröße kompakt gehalten sowie die umladungsbedingten Verluste in Motorleitung und Motor minimiert werden. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass die technische Motorleitungslängen-Begrenzung durch geschirmte Leitungen von einigen 10 Metern aufgehoben ist, so dass in Zukunft sehr viele bisher ungesteuerte Antriebsanwendungen mit drehzahlgeregelten Antrieben gelöst werden können. Damit ergeben sich zusätzliche Energiesparpotentiale, die bisher nicht wirtschaftlich erschlossen werden konnten. Allerdings hat sich auch gezeigt, dass die hohe Schaltgeschwindigkeit der SiC-Leistungshalbleiter nicht einfach beherrschbar ist. Die elektrischen Felder, die von der Schaltzelle und den Sinusfiltern abgestrahlt bzw. als leitungsgebundene Störaussendung in die Motorleitung eingespeist werden, übertreffen die aktuellen EMV-Grenzwerte für ungeschirmte Motorleitungen. Aus dem gleichen Grund treten noch Zusatzverluste im Motor und seinen Zuleitungen auf, weshalb die gesetzten Effizienzziele nicht vollständig erreicht wurden. Diese Zusatzverluste lassen sich auch mit den normativ vorgegebenen Berechnungsmethoden nicht ermitteln. Weiterhin bestehen elektromagnetische Kopplungen der Filterelemente zwischen Ein- und Ausgang, so dass bisherige Entstörkonzepte auf der Netzseite nicht übertragbar sind.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Energieeinsparpotenzial ? Berechnungsverfahren ? Motor ? Energieeffizienz ? Ressourceneffizienz ?

Region: Lower Saxony

Bounding boxes: 9.16667° .. 9.16667° x 52.83333° .. 52.83333°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Infineon (Mitwirkung)
• Lenze SE (Societas Europaea) (Projektverantwortung)
• Technische Hochschule Ostwestfalen-Lippe, Institut für Energieforschung (Mitwirkung)
• Umweltbundesamt (Bereitstellung)

Time ranges: 2023-05-01 - 2026-04-30

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Idea implementation and demonstration of electric drive and power electronics solutions with improved energy and resource efficiency
  Description: The IDEALER project uses results from the preliminary project Ide3AL. In the preliminary project, it was basically shown that a control cabinet inverter with integrated sine filter using fast-switching SiC power semiconductors leads to better energy efficiency of the drive system than a conventional inverter with IGBT transistors. Due to the high switching frequency, the filter size can be reduced, the inverter size can be kept compact, and the losses in the motor cable and motor due to charging can be minimized. Furthermore, it could be shown that the technical motor cable length limitation is eliminated by shielded cables of several 10 meters, so that in the future very many previously uncontrolled drive applications can be solved with speed-controlled drives. This opens up additional energy-saving potential that could not previously be tapped economically. However, it has also been shown that the high switching speed of SiC power semiconductors is not easy to control. The electric fields radiated by the switching cell and the sinusoidal filters or fed into the motor cable as conducted interference emissions exceed the current EMC limits for unshielded motor cables. For the same reason, additional losses still occur in the motor and its supply lines, which is why the set efficiency targets were not fully achieved. These additional losses cannot be determined even with the calculation methods specified in the standards. Furthermore, there are electromagnetic couplings of the filter elements between input and output, so that previous interference suppression concepts cannot be transferred to the mains side. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1119231

Status

Aktiv

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