DSM 4.0, Bild: Koch

Der DSM 4.0 ist ein komplett ausgestatteter USV-Schrank mit rund 200 Kilojoule Energie zum Direktanschluss mit Doppelschichtkondensator-Modulen, Absicherung und 24-Volt-Notstromversorgung NEV. Bild: Koch

Das Management des Energieniveaus im Gleichstromzwischenkreis ist entscheidend für die Funktionalität des Drive Controllers. Genau dort, mitten im Herzen des Antriebssystems, setzt ein neues Gerät an, das sich um den Energiehaushalt des Drive Controllers kümmert - der Dynamische Speicher-Manager. Er wirkt als entscheidender Baustein für einen weitgehend sorgenfreien Betrieb und ist die aktive Verbindung zwischen elektrischen Speichern und dem Gleichstromnetz des Drive Controllers.

Das Gerät wird direkt mit dem Gleichstromzwischenkreis des Drive Controllers verbunden. Was immer dieser Gleichstromzwischenkreis an Aufgaben bringt, der Dynamische Speicher-Manager wird sie erfüllen. Und zwar so schnell, dass es für Mensch und Maschine unbemerkt vonstattenginge, würde das Gerät nicht mit dem Drive Controller oder einer übergeordneten Steuerung kommunizieren. Die Einsatzfälle und mit ihnen die Vorteile des Geräts sind sehr vielfältig und breit gespannt. Deshalb ist um den Dynamischen Speicher-Manager herum ein solides System gebaut, sodass die Dimensionen Leistung, Energie und Einsatzhäufigkeit in sehr verschiedenen Applikationen abgedeckt werden können. Anwendungsspezifisch wird die Konfiguration zusammengestellt und komplett mit Speicher und Absicherung geliefert. Fehlt der Platz im Schaltschrank, gibt es auch komplett montierte und verschaltete Technologieschränke, die nur noch angeschlossen werden müssen.

Drei Haupteinsatzfälle

1. Bremsenergie managen

Kurze Zyklen und sehr häufige Wiederholungen: Der klassische Fall einer Bremsenergie-Pufferfunktion, den das Gerät bestens beherrscht. Die Erhöhung der Energieeffizienz ist das offensichtliche Ergebnis. So nimmt er automatisch Bremsenergie aus dem System, die ansonsten einen Spannungshub erzeugen würde, und liefert diese Energie bei Bedarf zurück in den Drive Controller, und dies in einer Weise, wie es für die Anwendung am besten ist.

Eher verborgen sind weitere Vorteile, die dadurch erreicht werden, dass er für Ruhe und Ausgeglichenheit im Gleichstromzwischenkreis sorgt. Die Antriebselektronik wird nämlich insbesondere bei sehr kurzen Zyklen derart stark geschont, dass ihre Lebensdauer deutlich verlängert und ungeplante Stillstandzeiten minimiert werden. Die Schonung kann sogar den Effekt haben, dass schneller gefahren werden kann, sofern es die Mechanik zulässt. Dies bedeutet höhere Stückzahlen und somit eine höhere Produktivität. Das wiegt oft mehr als die ursprüngliche Zielsetzung der erhöhten Energieeffizienz. In dieser Anwendung sind weit über 100 Millionen Zyklen möglich, das heißt die Zykluszeit ist oft kürzer als eine Sekunde. Dann kommen als Speichermedien Aluminium-Elektrolytkondensatoren zum Einsatz, die ab 1,4 Kilowattsekunden oder ein Vielfaches davon als Energievolumen haben. Die Speicher bringen eine Absicherung, eine Überwachung des Ladezustands sowie eine Entlademöglichkeit über besonders sichere eingebaute Entladewiderstände in PTC-Technologie mit. Sie sind sehr einfach über Steckverbinder kaskadierbar und absolut wartungsfrei.

2. Reduzierung von Lastspitzen

Kurz anstehende Antriebslasten verursachen unerwünschte Effekte auf das Netz. Der Dynamische Speicher-Manager hält eine Energiemenge vor, die im Rahmen des Applikations-Engineering definiert wurde, und stellt die für die Lastspitze benötigte Energie auf Befehl gezielt zur Verfügung. So ergibt sich eine weitere Beruhigungsfunktion, denn in diesem Fall beruhigt das Gerät das Netz. Konsequent angewandt, können der Installationsaufwand und die Absicherung des Antriebssystems wesentlich kleiner ausfallen, was zu einer deutlichen Kosteneinsparung führt.

Je nach Häufigkeit und notwendiger Energiemenge, die auf der Basis der Anwendung selbst und der gesetzten Zielsetzung ermittelt wird, kommen als Speichermedien entweder Elektrolytkondensatoren oder Superkondensator-Module infrage. Bei Letzteren sind minimal über eine Million Zyklen problemlos möglich, bei entsprechender Auslegung erhöht sich die Zyklenanzahl deutlich. Energiemengen bis 1,6 Megajoule pro Gerät sind mit Superkondensator-Modulen möglich. Um höhere Leistungen zu stützen, sind die Dynamischen Speicher-Manager einfach parallel zu verschalten, wodurch auch Leistungen von über 100 Kilowatt möglich sind.

ischer Speicher-Manager, Bild: Koch
Der Dynamische Speicher-Manager für verschiedene elektrische Speichermedien und sehr unterschiedliche Einsatzfälle ist flexibel und kommunikationsfähig. Bild: Koch

3. Netzausfall managen

Ein weiterer Einsatzfall ist die Überbrückung von Spannungseinbrüchen oder die Versorgung des Antriebssystems bei Netzausfall. Das Gerät hält das Antriebssystem am Laufen und zwar für den Zeitraum, für den die Energiemenge seiner Speicher ausgelegt ist. Entscheidend hierbei sind die Anforderung des Maschinenbetreibers und die Stärke beziehungsweise Schwäche des Netzes. Sind die Unterbrechungen eher kurz, kommen aber sehr häufig, also mehrmals täglich vor, sind womöglich Elektrolytkondensatoren mit ihrer hohen Zyklenfestigkeit die erste Wahl. Es können aber auch Superkondensator-Module eingesetzt werden, sollte die Energiemenge deutlich höher sein.