Projekt SpeedDrive

Das Gesamtziel des Projektes ist es, einen High-Speed Umrichter zu entwickeln, der den Stand der Technik weit übertrifft.

Als High-Speed-High-Power Antrieb wird in diesem Projekt ein Antrieb mit einer Leistung von über 200 kW und einer Drehzahl von über 35.000 U/min betrachtet. Das Projektziel liegt in der Entwicklung eines modularen Umrichters, der in der Lage ist Motoren/Generatoren mit 500 kW und 35.000 U/min anzutreiben.

Für die Speisung von High-Speed Maschinen werden ausschließlich Frequenzumrichter eingesetzt. Von diesen wird die Spannung in der benötigten Frequenz und Amplitude bereitgestellt. Da die Frequenz proportional zur Drehzahl ist, muss der Umrichter die Spannung mit vergleichbar hoher Frequenz bereitstellen. Bei einer zweipoligen Maschine mit einer Drehzahl von 60.000 U/min sind dies beispielsweise 1000 Hz.

Konventionelle Umrichter sind für eine Grundwellenfrequenz von 50 Hz optimiert. Beim Betrieb mit Maschinen höherer Drehzahl sinkt der Wirkungsgrad rapide ab. Durch die Nutzung von Wide-Bandgap-Halbleitern (SiC) in Kombination mit klassischen Halbleitern und einer Multileveltopologie soll die Grundlage geschaffen werden, einen Wechselrichter mit einem Wirkungsgrad von ca. 99 % zu designen, der diesen Wert auch bei 1 kHz Ausgangsfrequenz erreicht.

Da die Nutzung von High-Speed-Maschinen vor allem in Anwendungen, bei denen eine hohe Verfügbarkeit unerlässlich ist, stattfindet, soll ein Diagnose- und Monitoringsystem entwickelt werden. Dafür soll der Umrichter in Echtzeit Betriebsdaten messen und analysieren.

Am Ende des Projektes soll die Technologie die Marktreife erlangt haben und in ersten Anwendungen wie z.B. Gas-2-Power (getriebeloser Gasturbinentriebstrang) oder Kompressoren für Druckluft oder Klimaanwendungen (getriebeloser Kompressorentriebstrang) eingesetzt werden. Es soll dabei eine Plattformstrategie verfolgt werden, die es ermöglicht schnell in neue Leistungs- und Drehzahlklassen vorzudringen.

Der entwickelte Umrichter soll auch für konventionelle Antriebe einsetzbar sein und auch unabhängig vom EEO Drives Generator/Motor vermarktet werden.