Industrieantriebe
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Infineon bietet ein umfangreiches Portfolio von effizienten Halbleitern speziell für Motorumrichter. Für smarte Designs im Niedrigleistungssegment bieten wir Ihnen unsere intelligenten Leistungsmodule (IPMs) und diskreten Halbleiterprodukte. Für Antriebe mit mittlerer Leistung eignen sich perfekt die Module unserer Produktfamilien EasyPIM™, EasyPACK™ und EconoPIM™. Im Hochleistungsbereich sind EconoDUAL™- und PrimePACK™-Module die Lösungen der Wahl. In Kombination mit der innovativen .XT-Verbindungstechnologie können PrimePack™-Module dazu beitragen, das Dilemma der Überdimensionierung zu lösen, indem sie die Temperaturbeständigkeit der Bauteile und deren Lastwechselfestigkeit (Power Cycling) erhöhen und damit für eine längere Lebensdauer sorgen.
Elektromotoren und ihre Regelungssysteme sind für annähernd die Hälfte des Energieverbrauchs auf der Welt verantwortlich. Bei näherer Aufschlüsselung zeigt sich, dass etwa 30 % der global erzeugten Elektrizität in Industrieantriebe fließt. Angesichts von Schätzungen, dass sich der Energieverbrauch durch die Industrie bis zum Jahr 2040 in etwa verdoppeln wird, ist klar, dass sich hier schnell etwas ändern muss. Daher ist es unerlässlich, Motorantriebe ohne Drehzahlregelung in der Industrie, für Consumer-Anwendungen und im Automobilbereich durch intelligente, geregelte Motoren zu ersetzen. Neue Design-Ansätze mit variabler Anpassung der Drehzahl und des Drehmoments von Motorantriebssystemen mithilfe von Umrichtern eröffnen über ein riesiges Potenzial zur Effizienzsteigerung.
Zentrale Fragen beim Design von Antriebsumrichtern
Es gibt fünf zentrale Fragen, die geklärt werden sollten, bevor Sie mit dem Design beginnen. Das nachfolgende interaktive Diagramm hilft Ihnen dabei.
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Die fünf zentralen Fragen beim Design von Antriebsumrichtern
Anwendung
Klären Sie auch, ob Ihr Kunde spezielle Anforderungen hat, wie Schwingungsfestigkeit, lange Lebensdauer, Temperaturbeständigkeit, extrem hohe Drehzahlen, Art des Kühlkörpers (Wasser- oder Luftkühlung), Überlastbedingungen (siehe Abbildungen).
Um was für eine Anwendung handelt es sich? -
Die fünf zentralen Fragen beim Design von Antriebsumrichtern
Anwendung (Forts.)
Bei Antriebsanwendungen hängt die Schaltgeschwindigkeit vom Isolationssystem des Motors ab. Daher sind die Steilheiten der Schaltkennlinie (dv/dt) bei einem typischen Sollwert von 5 kV/µs auf den Bereich zwischen 2 und 10 kV/µs beschränkt.
Um was für eine Anwendung handelt es sich? -
Die fünf zentralen Fragen beim Design von Antriebsumrichtern
Strom
Zwar gelten für Motoren einheitliche Leistungsklassen, doch bei den Ausgangsströmen gibt es herstellerabhängig geringe Unterschiede. Hier gibt es verschiedene Einflussgrößen, wie Leistungsfaktor, Motorwirkungsgrad und Modulationsschema.
Wie groß ist der RMS-Ausgangsstrom? -
Die fünf zentralen Fragen beim Design von Antriebsumrichtern
Spannung
Die Auswahl der Spannungsklasse hängt von der Netzeingangsspannung ab. Toleranz für die maximale Zwischenkreisspannung: 10 %. Dieser Wert darf wegen der Höhenstrahlungsfestigkeit nicht höher als 2/3 der Sperrspannung eines IGBT sein.
Wie hoch ist die AC/DC-Spannung? -
Die fünf zentralen Fragen beim Design von Antriebsumrichtern
Topologie
Wird für die Anwendung ein Bremsschalter benötigt? Handelt es sich bei dem Gleichrichter um einen Einphasen-, Active Frontend- oder Dreiphasen-Gleichrichter? Beim Dreiphasen-Gleichrichter: Wie wird er geregelt?
Welche Topologie kommt zum Einsatz? -
Die fünf zentralen Fragen beim Design von Antriebsumrichtern
Topologie (Forts.)
Für Antriebe bis 22 kW werden i.d.R. PIM-Module verwendet. Zwischen 30 und 90 kW sind es „Sixpack“- oder Halbbrücken-Module, über 90 kW ausschließlich Halbbrücken-Module. Für Servoantriebe sind „Sixpack“- oder PIM-Module üblich.
Welche Topologie kommt zum Einsatz? -
Die fünf zentralen Fragen beim Design von Antriebsumrichtern
Frequenz
Industrieantriebe arbeiten im Vergleich zu anderen Anwendungen in der Regel mit eher geringen Schaltfrequenzen. Ein typischer Wert ist hier 4 kHz. Die Grafik zeigt, dass höhere Schaltfrequenzen zur Lärmminderung beitragen können.
Wie hoch ist die Schaltfrequenz?
Eines der Highlights unserer Produktpalette sind die speziell für die Erfordernisse von Antriebsanwendungen ausgelegten TRENCHSTOP™ IGBT7-Module. Die TRENCHSTOP™ IGBT7-Module eignen sich perfekt für Universalantriebe: Durch höhere Leistungsdichte, bessere Regelbarkeit und Überlastfestigkeit lassen sich Kosten und Zeit einsparen. Die Module werden in einer Vielzahl von bewährten Bauformen angeboten. Eine attraktive Lösung für Hochgeschwindigkeitsantriebe und die Integration von Umrichtern sind unsere CoolSiC™-MOSFETs, da sie vor allem unter Teillast Schalt- und Leitungsverluste verringern.
Zur Ergänzung unserer Leistungshalbleiter bieten wir ferner Gate-Treiber-ICs für alle Geräte auf Silizium- und Siliziumcarbidbasis. Unser umfangreiches EiceDRIVER™-Treiberportfolio reicht vom 1EDC30I12MH mit Basisfunktionalität bis hin zu komplexen Varianten wie dem 1EDS20I12SV.
Für batteriebetriebene Anwendungen wie bürstenlose Gleichstrommotoren im Automobilbereich steht den Kunden unser breites Spektrum an Silizium-MOSFETs, einschließlich der Produktfamilie OptiMOS™ zur Verfügung. Als Abrundung unseres Produktangebots unterstützen wir mit den iMOTION™-, XMC™- und AURIX™-Mikrocontrollern sowie den ergänzenden OPTIGA™ Trust-Lösungen für höchste Sicherheitsstandards den zunehmenden Konnektivitätsbedarf und machen Ihre Designs zudem fit für Industrie 4.0. In Kombination mit Sensoren aus unserer Produktfamilie XENSIV™ können Sie mit diesen Lösungen die Sensorik Ihrer Designs intelligenter machen und innovative Funktionen wie vorausschauende Instandhaltung implementieren.
Whitepaper: Industrieantriebe im Wandel – optimieren Sie Ihre Antriebssysteme mit dem Know-how von Infineon (EN)
Die Zeiten, in denen Elektromotoren für Industrieanwendungen überdimensioniert und die sich daraus ergebenden Energiemehrkosten einfach hingenommen wurden, um die gewünschte Lebensdauer der Anwendung sicherzustellen, sind vorbei. Dieses Whitepaper beleuchtet einige der inzwischen verfügbaren Technologien, mit denen im Niederspannungsbereich und in der Robotik höhere Wirkungsgrade erreicht werden können.
Anwendungspräsentation: Wir sorgen für effizientere Antriebe – unser Know-how zur Optimierung Ihrer Antriebssysteme (EN)
Wir sorgen für effizientere Antriebe. Unser Know-how zur Optimierung Ihrer Antriebssysteme. Die Folien dieses Webinars stehen auch zum Download zur Verfügung. Auf diese Weise erhalten Sie diese wertvollen Informationen gesammelt in einer PDF-Datei.
Webinar: Motorregelung und Stromversorgungslösungen für Industrieantriebssysteme (EN)
Informieren Sie sich über die Anforderungen an Leistungshalbleiter für Industrieantriebe. Lassen Sie sich zeigen, wie neue IGBT-Technologien diese Anforderungen für Industrieantriebe erfüllen. Erfahren Sie, welche Antworten Infineon auf die Trends bei Industrieantrieben hat, wenn es beispielsweise um die Integration von Umrichtern mit SiC-MOSFETs geht.
Machen Sie Ihre Roboter-Hardware fit für die Zukunft (EN)
Möchten Sie wissen, welche verschiedenartigen Topologien es für diese Stufe der Stromumwandlung gibt und welches Funktionsprinzip diese so leistungsfähig macht? Sie lernen die Grundkonzepte von passiven Wechselrichtern und aktiven Zweipunkt-Wechselrichtern kennen.
In diesem Tutorial erfahren Sie, wie Sie entsprechend Ihren Anforderungen an Industrieantriebe optimal geeignete, zuverlässige und effiziente Lösungen auswählen. Hier werden die wichtigsten Fragen rund um Leistung, Spannung, Topologie und Frequenz für Ihre Anwendung behandelt.
