Stromversorgung und Netzkompensation

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1 Stromversorgung und Netzkompensation UMRICHTER AUF EINEN BLICK n Optimale Stromversorgungen für vielfältige Anwendungen n Netzverträglichkeit für Industrie und erneuerbare Energie n Optimierung der Netzspannungsqualität n Blindleistungs-, Oberschwingungs- und Flicker-Kompensation n Individuell anpassbar mit skalierbaren, modularen Leistungsstufen n Leichte Integration in bestehende Anlagen und Konfigurationen n Umfangreiche Produkttests im eigenen Prüffeld Referenzen: Suzlon, FEST, VEM Gruppe

2 ERSTKLASSIGE STROMVERSORGUNG: POWERTECH UMRICHTER FÜR ZUVERLÄSSIGE, FLEXIBLE UND HOCHVERFÜGBARE STROMVERSORGUNG IN INDUSTRIELLEN UMGEBUNGEN. BESTENS ABGESTIMMTE KOMPONENTEN FÜR HÖCHSTE EFFIZIENZ Stromversorgungslösungen für industrielle Verbraucher und Prozesse verlangen unterschiedlichste Spannungen und Frequenzen. So sind zum Beispiel Bearbeitungsmaschinen oft an besondere Netzbedingungen gebunden, während Prüfeinrichtungen mit speziellen Grenzwerten von Spannung oder Frequenz betrieben werden müssen. PowerTech Umrichter werden zur individuellen Optimierung der gegebenen Stromversorgung eingesetzt, um den Anspruch auf Flexibilität bei gleichzeitig hoher Zuverlässigkeit zu gewährleisten. PowerTech Umrichter stellen einstellbare AC- als auch DC-Spannungen in einem weiten Leistungsbereich bereit. Dabei können die AC-Spannungen sowohl dreials auch einphasig erzeugt werden. Hybridausführungen mit sowohl AC- als auch DC-Versorgungen sind ebenso möglich wie kundenspezifische Anforderungen. Durch die Kombination von Serienkomponenten und maßgeschneiderten Lösungen bieten wir unseren Kunden kostenoptimierte Produkte aus bewährten Komponenten. TECHNISCHE MERKMALE n AFE Active Front End Funktionalität n Hochdynamisches Regelverhalten n Einstellbare hohe Dynamik n Individuell anpassbar und skalierbare Leistungsstufen n Leichte Integration in bestehende Anlagen n Einfachste Bedienung und benutzerfreundliche Schnittstellengestaltung n Unterstützung der gängigen Feldbussysteme (CAN, PROFIBUS, ETHERCAT u. a.), aber auch Binärschnittstellen vorhanden n Realisierung umfangreicher Produkttests im eigenen Prüffeld n Realisierung künstlicher Netze für Produkttests im eigenen Prüffeld PowerTech Umrichter für Stromversorgung und Netzkompensation

3 ANWENDUNGSBEISPIEL SPANNUNGSVERSORGUNGSUMRICHTER Netz 400 V AC oder 690 V AC Netzschalter Netzfilter AC 1 AC... AC AC Ausgang AC V 1 AC V Netzstromrichter DC/AC Netz 400 V AC oder 690 V AC Netzschalter Netzfilter AC DC Ausgang V DC oder V DC Netzstromrichter DC/DC n Erzeugung von 60 Hz bei einem originalen 50 Hz Netz oder umgekehrt n Spannungsversorgungen für Prüffelder (Motortest, Transformatortest, Bahnausrüstungstest) n Bereitstellung von 16,7 Hz oder DC-Spannungen für Prüfeinrichtungen z. B. von Bahnausrüstungen n Spannungsversorgungen für spezielle Netzeigenschaften in der Industrie bzw. für erneuerbare Energien n Ausregelung der vorgegebenen Spannungswerte, auch bei veränderlichen Lasten

4 UMFASSENDE NETZKOMPENSATION: AUSGLEICH VON SPANNUNGS- UND FREQUENZ- SCHWANKUNGEN IN VERSORGUNGSNETZEN. PowerTech Umrichter verbessern die Qualität in elektrischen Energieverteilnetzen. Dabei können diverse Anforderungen erfüllt werden wie die Optimierung der Netzspannungsqualität sowie Blindleistungs-, Oberschwingungs- und Flickerkompensation. Hohe Energiequalität, reduzierte Energiekosten und Stabilisierung der Netze sind nur einige der neuen Anforderungen der Stromverbraucher. Industrielle Anwendungen benötigen für einen sicheren Betrieb ein stabiles Netz. Insbesondere Konsumenten, die sehr präzise arbeiten, müssen vor Netzschwankungen oder Ausfällen geschützt werden. Andererseits dürfen sie selbst das Netz nicht belasten, z. B. durch zu hohen Blindleistungsbedarf. Mithilfe von geregelten PowerTech Kompensationsanlagen werden die Netzanschlussbedingungen der Netzbetreiber sauber eingehalten. Zugleich ist der effiziente, zuverlässige Betrieb von Maschinen und Anlagen sichergestellt. KOMPENSATIONSUMRICHTER SIND IDEAL FÜR n Anwendungen in der Automobilindustrie n Stromerzeugung aus regenerativen Energien n Energiespeicher n Energieintensive verarbeitende Industrien (Papier, Chemie, Stahl etc.) n Forschungseinrichtungen KUNDENVORTEILE n Optimierung der Netzqualität und Verringerung der Belastung von Betriebsmitteln durch kundenspezifische, aktive Kompensationsanlagen n Stabilisierung und Stützung der öffentlichen bzw. industriellen Netze durch aktives Oberschwingungsmanagement n Reduzierung der Energiekosten durch Einhaltung des vertraglich vereinbarten Leistungsfaktors n Reduzierung der Verluste in den Übertragungs- und Verteilnetze sowie bei industriellen Anlagen n Möglichkeit zum Testen von symmetrischen Netzeinbrüchen im PowerTech Prüffeld Steuerungselektronik 2 Leistungsmodul mit Luftkühlung

5 ANWENDUNGSBEISPIEL NETZKOMPENSATIONSUMRICHTER Netz AC 50/60 Hz Ohne Kompensation I/A 1 Messung Mit Kompensation I/A 1 0,5 0-0,5-1 AC M AC Verschiedene Lasten AC M PowerTech Umrichter Kompensationsumrichter 0,5 0-0,5-1 t/s t/s n Zur Regulierung negativer Auswirkungen schlechter Netzqualität auf eigene Produktionsprozesse n Zur Regulierung negativer Auswirkungen schlechter Netzqualität für anliegende private oder industrielle Verbraucher n Einsatz bei veränderlichen Prozessen mit wechselnden Blindleistungen oder Oberschwingungen, welche dynamische Reaktionen der Kompensation erfordern

6 EINHALTUNG VON GRID CODES: POWERTECH BLINDSTROMRICHTER FÜR ERNEUERBARE ENERGIEN. Heute müssen Umrichter auch dann den zuverlässigen Betrieb von Energiegewinnungsanlagen sicherstellen, wenn die Netze stark schwankenden Frequenzen oder Spannungen ausgesetzt sind. Aufgrund der international immer strengeren Richtlinien für die Netzeinspeisung und Netzverträglichkeit (Grid Codes) dürfen sich z. B. Windenergieanlagen im Falle eines Netzeinbruches nicht mehr vom Netz trennen. Damit sind vor allem ältere Systeme und spezifische Generatorkonzepte technisch überfordert. Die PowerTech Umrichterfamilie bietet daher kundenspezifische Produktlösungen für die Netzstabilität von Energiegewinnungsanlagen. Der PowerTech Blindstromrichter hält die Anlage bei einem kurzzeitigen symmetrischen Einbruch der Netzspannung auf bis zu 15 % bzw. einem asymmetrischen Einbruch auf bis zu 0 % weiter am Netz. Bei einem asymmetrischen Kurzschluss zweier Phasen im Mittelspannungsbereich wird der Blindstrom (reactive current) unter Nutzung der verbleibenden Phase geliefert. Der Blindstromrichter besteht aus einem gepulsten IGBT- Stromrichter mit Spannungszwischenkreis. Bei netzseitigen Nennbedingungen arbeitet er im Stand-by-Betrieb. Im Falle eines netzseitigen Spannungseinbruches wird er aktiv und liefert für maximal sechs Sekunden den geforderten Blindstrom. KUNDENVORTEILE n Erfüllung der Anforderungen der internationalen Grid Codes n Leistungsklassen von 850 A bis 2500 A n Automatische Netzfehlererkennung und voreinstellbare Grid Codes n Einstellbare hohe Dynamik des Blindstromaufbaus n Leichte Integration in bestehende und neue Windkraftanlagen n Individuell anpassbar aufgrund des modularen Designs n Einstellbare hohe Dynamik des Blindstromaufbaus n Einfachstes Benutzerinterface und benutzerfreundliche Schnittstellengestaltung n Zero Voltage Ride Through -Fähigkeit (ZVRT)/ High Voltage Ride Through -Fähigkeit (HVRT) n Natürliche Konvektion als Kühlung ausreichend IDEAL FÜR WINDKAFTANLAGEN Die Einbindung des Stromrichters erfolgt mittels Feldbus. Um eventuelle Netzresonanzen zu umgehen, kann die Pulsfrequenz im Bereich von 2 khz bis 7 khz variabel und individuell eingestellt werden. Auch stochastische Pulsfrequenzen sind einstellbar, um beim Parallelbetrieb mehrerer PowerTech Umrichter oder beim Parallelbetrieb mit Umrichtern anderer Hersteller unerwünschte Resonanzen und Schwebungen zu vermeiden. Phasenmodul mit Leistungsteil und eigenentwickelte PowerTech Steuerung der jeweils gültige Grid Code kann vorein gestellt werden

7 ANWENDUNGSBEISPIEL BLINDSTROMRICHTER Antriebsstrang Windkraftanlage WKA-Steuerung Netztransformator AC/50 Hz PowerTech Blindstromrichter DCU-Steuerung Zwischenkreis Lasttrennschalter Netzdrossel Überspannungsschutz AC Netzstromrichter n Einbindung des Stromrichters in die Windkraftanlage erfolgt mittels Feldbus n Variable einstellbare Pulsfrequenz im Bereich von 2 khz bis 7 khz, um eventuelle Netzresonanzen zu umgehen n Individuell einstellbare stochastische Pulsfrequenzen, um beim Parallelbetrieb von mehreren Blindstromrichtern oder auch beim Parallelbetrieb mit Umrichtern anderer Hersteller unerwünschte Resonanzen und Schwebungen zu vermeiden

8 DE TECHNISCHE DATEN Umrichter für Stromversorgung und Netzkompensation ELEKTRIK MECHANIK Netzspannung Nennspannung Netzfrequenz AC-Ausgang Nennleistung Maximale Ausgangsfrequenz Nennspannung V, V 50/60 Hz kw erweiterbar auf 12 MW mit parallelem Anschluss 2500 Hz V AC, V AC -phasig oder 1-phasig Schnittstellen Gehäuse Kühlung Schutzart CAN, Profibus, Ethercat, USB Interface, Digital in/out, Meldekontakte potentialfrei Standard-Industrieschränke Luft- oder Wasserkühlung IP2, IP54 Temperaturbereich 0 bis +45 C DC-Ausgang Nennspannung Nennleistung V DC, V DC bis zu 4 MW, erweiterbar durch Parallelschaltungen BLOCKSCHALTBILD NETZKOMPENSATION Feldbus I/O Status Umrichter Steuerung Netz 400 V AC oder 690 V AC Netzschalter Netzfilter AC AC Netzstromrichter Knorr-Bremse Powertech GmbH Am Borsigturm Berlin, Deutschland Tel.: info.berlin@kb-powertech.com Knorr-Bremse Powertech GmbH & Co. KG Ohmstraße Holzkirchen, Deutschland Tel.: info.holzkirchen@kb-powertech.com Knorr-Bremse Powertech Corp. USA 00 International Drive, Suite 2 Mount Olive, New Jersey 07828, USA Tel.: info.usa@kb-powertech.com Knorr-Bremse Powertech Australia Pty Ltd Factory Street Granville NSW 2142, Australien Tel.: info.australia@kb-powertech.com Knorr-Bremse Powertech China Building 4, Jingxi Industry Park 2 Jingui Road, Hudai Town, Binhu District Wuxi, Jiangsu Province, PR China Tel.: info.china@kb-powertech.com sales@kb-powertech.com