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Pressemitteilungen

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    24/09/2009

    Pressemitteilung 20/2009: Active Front End für Frequenzumrichter - Energie-Rückspeisung und -Qualität: Zwei Fliegen mit einer Klappe

    Gerade bei großen Antriebssystemen ist die Nutzung der frei werdenden Energie bei Bremsvorgängen einen näheren Blick wert. Die Energiemengen sind nennenswert und die Rückspeisung ins Versorgungsnetz lohnt sich. Zu den Frequenzumrichter- Baureihen Altivar 61 und 71 von Schneider Electric ist das Active Front End – eine aktive Netzeinheit, bestehen aus Gleich- und Wechselrichter sowie einem Netzfilter - die optimale Ergänzung. Sie erweitern den Arbeitsbereich eines Antriebssytems auf einen reinen Vier-Quadranten-Betrieb und ermöglichen sowohl das Antreiben als auch das Bremsen im Generator-Betrieb unter Nutzung der gewonne-nen elektrischen Energie. Für Hubwerke, Prüfstände, Haspeln und andere Antriebe mit häufiger generatorischer Last bedeutet der Einsatz des Active Front End eine wesentliche Steigerung des Gesamtwirkungsgrades der Anlage. Das wiederum schont nicht nur die Umwelt sondern reduziert auch die Betriebskosten, so dass eine Amortisation oft schon innerhalb weniger Monate möglich ist.

    Zusätzlich sorgen aktive Netzeinheiten für eine weitgehende Unterdrückung von Netzrückwirkungen. Somit reduziert sich die Oberschwingungsbelastung (THDi) des speisenden Netzes auf  weniger als vier Pozent. Die Frequenzumrichter Altivar 61 und 71 werden damit zum "Low Harmonic Drive" im Sinne der IEC 61800-3, deren Anforderungen voll erfüllt werden. Moderne Frequenzumrichter mit aktiver Netzeinheit decken somit zusätzlich zur Energieeinsparung noch einen weiteren Aspekt aus dem Themenkomplex Energieeffizienz ab, nämlich einen Beitrag zum Thema Energiequalität.

    Für den Betrieb von Umrichtern mit aktiver Netzeinheit sind verschiedene Varianten möglich. Im einfachsten Fall wird im 1:1-Betrieb pro Umrichter eine eigene Netzeinheit eingesetzt. Dies entspricht also dem Vier-Quadranten-Betrieb des eingesetzten Umrichters. Darüber hinaus können verschiedene weitere Konfigurationen eingesetzt werden, bei denen die Ausgänge der Netzeinheit(en) mit den Zwischenkreisen der zu versorgenden Frequenzumrichter über einen Gleichspannungs-Bus (DC-Bus) verbunden werden. In dieser Variante können eine oder mehrere aktive Netzeinheiten im 1:n-, n:1- bzw. n:n-Betrieb mehrere Frequenzumrichter versorgen. In dieser Konfiguration wird gewonnene Bremsenergie für den Betrieb anderer an diesen Bus angeschlossenen Antriebe verwendet, falls diese zum Zeitpunkt des Bremsvorganges gerade motorisch arbeiten. Anderenfalls wird die gewonnene Energie ins Versorgungsnetz eingespeist.

    Die aktive Netzeinheit arbeitet mit hohen Taktfrequenzen und führt einen sinusförmigen Netzstrom. So stellt sie neben der möglichen Energierückspeisung auch eine Alternative zu aktiven- und passiven Filtern dar. Der Leistungsfaktor beträgt unter allen Betriebsbedingungen (allen Lastsituationen) cos φ = ±1.

    Das Active Front End besteht aus drei Komponenten:

    • Netzfilter (bestehend aus Funkentstörfilter und Ladeschaltung)
    • Netzdrossel und
    • Netzwechselrichter.

    Die Installation der einzelnen Komponenten ist durch vorgefertigte Verbindungen sehr einfach.

    Fazit
    Mit geringem konstruktivem Aufwand schlägt der Anwender zwei fliegen mit einer Klappe: Die Rückspeisung von Bremsenergie in das Netz hebt den Gesamtwirkungsgrad der Anlage und spart Energie, was sich bei Einsatz in entsprechenden Applikationen mit häufig auftretendem Generatorbetrieb auszahlt. Gleichzeitig sorgt der Einsatz aktiver Netzeinheiten für saubere Netze mit geringer Oberschwingungsbelastung und einem konstanten Leistungsfaktor von cos φ = ±1. Aktive Netzeinheiten leisten also einen guten Beitrag zur Erhöhung der Energieeffizienz.

    Kastentext: Actve Front End für Frequenzumrichter – Weitere Vorteile

    • Leistungsbereich 90 kW…860 kW (bei Parallelbetrieb von 4 AFE Einheiten bis 3,4 MW möglich)
    • Spannungsbereich 400 V…690 V
    • Betrieb an unsicheren Netzen (- 40 % der Netzspannung möglich), 30…70 Hz
    • Optisch die gleiche Benutzeroberfläche und Bedienung wie mit den Frequenzumrichter-Baureihen ATV61/71
    • 90 % der Ersatzteile zwischen Wechselrichter und Frequenzumrichter sind identisch
    • Überlastfähigkeit in beide Energierichtungen, sowie Energiezähler
    • Sichere Betriebsnetze durch Redundanz.

    Downloads zur Pressemitteilung