Verbundvorhaben: IDEALER - Ideenumsetzung und Demonstration elektrischer Antriebs- und Leistungselektroniklösungen mit einer verbesserten Energie- und Ressourcen-Effizienz; Teilvorhaben iFE: EMV-optimale Ein- und Ausgangsfilter mittels 3D-Simulation
Zeitraum
2023-05-01 – 2026-04-30
Bewilligte Summe
336.566,74 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03EN4051C
Leistungsplansystematik
Energiesparende Industrieverfahren - Elektrotechnik [EA3253]
Verbundvorhaben
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESN4)
Förderprogramm
Energie
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.