Frequenzumrichter und Servoregler - Schlüsselbaugruppen der Leistungselektronik

Servoregler und Frequenzumrichter sind mit die wichtigsten Baugruppen der modernen Antriebs- und Energietechnik. Die Schlüsselbaugruppen der Leistungselektronik dieser Produkte sind ebenso elementare Bestandteile von PV-Anlagen, Windkraftanlagen und moderner Antriebstechnik in der Elektromobilität.
Neben den grundlegenden Regelungsfunktionen sind häufig Optionen wie SPS, Positionierung, Synchronisation und CAM-Interpolation integriert. Bezogen auf die Leistungs- und Regelungshardware sind Umrichter zum Betrieb von Synchronmotoren mit elektronischer Kommutierung (Servoregler) und Umrichter zum hochwertigen Betrieb von Asynchronmotoren (Vektorregler) weitgehend vergleichbar.
Wie bei kaum einem anderen Gerät sind hier robuste Leistungselektronik und sensible Prozessortechnik auf engstem Raum komprimiert. Daraus resultieren nicht zuletzt besondere Anforderungen an das Gerätedesign.

Der Workshop vermittelt praxisnahes Wissen zu Struktur und Hardware-Aufbau der Leistungs- und Steuerungselektronik für die elektrische Antriebstechnik in der Automatisierungstechnik im kleinen und mittleren Leistungsbereich. Hintergrundwissen zu Verfahren, zur Bauteileauslegung, zum thermischen Verhalten, zur Gestaltung der Leiterplatte, zu EMV-Aspekten, Isolationskonzepten, diverser Normen, Störeffekten, Messmethoden etc. werden anschaulich und nachvollziehbar dargestellt. Dabei steht die Vermittlung einfacher Designmethoden und praktischer Erfahrungen mit griffigen Tipps im Vordergrund. Die Schwerpunkte des Workshops liegen bei Hardwareentwicklung, Konstruktion und Anwendung.

Konstrukteure, Entwickler und Anwender, die entsprechende Geräte im unteren und mittleren Leistungsniveau bearbeiten oder einsetzen sowie Personal aus den Bereichen Inbetriebnahme, Service, Kundenbetreuung, und Qualitätssicherung, das einen vertieften Eindruck in die Umrichtertechnik gewinnen möchte.

Dienstag, 12. und Mittwoch, 13. November 2024
9.00 bis 12.15 und 13.15 bis 16.30 Uhr

1. Technischer Überblick über Gerätefamilien, deren Anforderungen und Funktionsschwerpunkte

• Erarbeitung unterschiedlicher Anforderungsprofile für Antriebsaufgaben in der Automatisierungstechnik, der Elektromobilität und von Photovoltaik – Wechselrichtern

2. Grundlagen, Blockschaltbild, Basisfunktionen, Begriffe

• Regelkreise
• Basiskomponenten
• Controllerauswahl
• Interrupt-Struktur
• Zykluszeiten
• Totzeiten
• PWM-Modulation
• Methoden, Bewertung, Auslegung, Effekte

3. In Kurzform:  Interne Versorgungsspannungen, Taktnetzteil

• Methoden
• Auslegung
• Effekte

4. Feedbacksysteme und Kommutierung

• Resolver und Resolverkonvertierung
• Inkrementalgeber
• Sin/Cos-Geber, Hiperface
• SSI – Schnittstelle, EnDat
• Methoden, Konvertierung
• Bewertung
• Effekte

5. Strommessung

• Kennwerte
• Methoden
• Bewertung
• Auslegung
• Effekte

6. Dynamische Bremse

• Funktion
• Aufbau
• Berechnung
• Bremswiderstände
• Varianten
• Effekte

7. Leistungsteil und Endstufe

• IGBT – Leistungsmodule
• Besonderheiten
• Auswahl und Auslegungsbeispiel
• Verlustleistung und Kühlsystem
• Schutz gegen Kurzschluss
• IGBT – Treiberschaltungen
• Zwischenkreiskapazitäten

8. Leiterplatten- und Gerätedesign

• Isolationskonzepte
• Gehäusekonzepte
• Isolationsabstände auf Leiterplatten
• EMV – Konzept (Immunität) auf Leiterplatten

9. In Kurzform 

• EMV-Filter und Bewertung leitungsgebundener Emissionen

10. Demonstration

• Laboraufbau eines lauffähigen Servosystems
• Oszilloskop – Messungen und Diskussion