Frequenzumrichter von Sieb & Meyer Drei-Level-Technologie versus LC-Filter

Der Frequenzumrichter SD2M von Sieb & Meyer beruht auf der innovativen Drei-Level-Technologie.
Der Frequenzumrichter SD2M von Sieb & Meyer beruht auf der innovativen Drei-Level-Technologie.

LC-Filter zwischen Frequenzumrichter und Motor verhindern, dass hohe Spannungsspitzen die Statorwicklungen des Motors dauerhaft schädigen, und verringern die im Rotor entstehenden Verluste. Durch Frequenzumrichter mit Drei-Level-Technologie werden sie jedoch entbehrlich.

Beim Betrieb von Elektromotoren werden zwischen Frequenzumrichter und Motor häufig LC-Filter eingesetzt. Als aus passiven elektronischen Komponenten individuell zusammengesetzte Lösungen ermöglichen sie es, entweder nur die Schaltflanken des vom Umrichter ausgegebenen Pulsmusters zu entschärfen (du/dt-Filter) oder sogar annäherungsweise sinusförmige Motorspannungen und Ströme zu erreichen. Nötig sind LC-Filter immer dann, wenn die getaktete Umrichter-Betriebsart zu einer unzulässig hohen Belastung der Motorisolation führt oder qualitativ schlechte Motorströme auftreten. Ein Frequenzumrichter mit Drei-Level-Technologie – etwa der SD2M von Sieb & Meyer – kann jedoch in beiden Fällen den Einsatz von LC-Filtern überflüssig machen.

Für die Isolation von Statorwicklungen gibt es einschlägige Leitfäden und Normen. So beschreibt die IEC 600034-25 sehr genau die Grenzwerte von auftretenden Spannungsspitzen und Spannungs-Anstiegsgeschwindigkeiten, die an den Motorklemmen maximal auftreten sollten. Das grundsätzliche Problem beim Umrichter-Betrieb mit der gängigen Puls-Weiten-Modulation (PWM) liegt darin, dass die vom Umrichter an den Klemmen ausgegebene Spannung in Rechteckform nicht in gleicher Form an den Motorklemmen ankommt. Abhängig vom physikalischen Aufbau der Gesamtanlage oder Maschine und den verwendeten Motorleitungen können am Motor Spannungsspitzen von über 2000 V auftreten. Besonders die Motorleitungslänge hat einen großen Einfluss auf die Spannungsspitzen – und zwar bereits ab etwa 5 m Länge.