Elektrische Antriebssysteme

Mehr als die Hälfte der weltweit erzeugten elektrischen Energie wird in mechanische Bewegung umgesetzt, und die Bedeutung elektrischer Antriebe für Transport und Fortbewegung wächst stetig. Während veraltete Drehzahlregelungen mit Verlusten von bis zu 40 % behaftet sind, können moderne, frequenzgesteuerte Systeme Wirkungsgrade von über 95 % erzielen. Hierbei kommen Frequenzumrichter zum Einsatz, die über eine Pulsbreitenmodulation die Drehzahl des Motors verlustarm regeln. Ziel ist es, Umrichter und Motor optimal aufeinander abzustimmen, um einen möglichst hohen Gesamtwirkungsgrad zu erzielen. Die gleichzeitige Messung der Eingangsleistung, des Zwischenkreises und der Ausgangsleistung des Umrichters sowie der mechanisch abgegebenen Leistung des Motors ist alles andere als trivial. Neben der Einbindung von Sensorik (breitbandige Stromsensoren für große Ströme, ggfs. Spannungsteiler, präzise Drehzahl- und Drehmomentgeber) gilt es, am Umrichterausgang mit seinen sehr steilflankigen Signalen zu bestehen. Die Umgebung ist oft nicht nur bezüglich der EMV als rau zu bezeichnen.

Elektrische Antriebe 1

Die Schlüsselfrage bei der Analyse von elektrischen Antriebssystemen lautet natürlich: welcher Teil der elektrischen Energie am Umrichterausgang entfällt auf die drehmomentrelevante Grundfrequenz des Motors, welcher Teil auf die restliche Bandbreite, insbesondere das harmonische Spektrum? Zur korrekten Beantwortung waren bislang zwei separate Messvorgänge nötig: eine Messung ohne Filter zur Ermittlung der Breitbandleistung sowie eine weitere Messung
eines gefilterten Signales zur Bestimmung der Leistung bei bestimmten Frequenzen bzw. einer anschließenden FFT-Analyse zur Ermittlung des harmonischen Spektrums.

Elektrische Antriebe 2

Dieses Verfahren war zum einen zeitaufwändig, zum anderen konnte nicht immer davon ausgegangen werden, dass bei der zweiten Messung exakt die gleichen Bedingungen herrschten wie bei der vorangegangenen. Die neuartige DualPath-Architektur des LMG670 liefert alle benötigten Ergebnisse gleichzeitig in einer einzigen Messung, mit maximaler Präzision und der höchsten Bandbreite auf dem Markt – frei von Alias-Effekten.

Elektrische Antriebe Herausforderungen