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EA Elektro-Automatik: Energie-Recycling

Netzrückspeisende High-Power-Lasten schonen die Umwelt

2. Oktober 2017, 13:53 Uhr | Von Mario Bienert, Entwicklungsleiter bei EA Elektro-Automatik

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Weiter Bereich an Eingangsspannungen

Der Innovationssprung der neuen elektronischen Lasten ist nicht nur hinsichtlich ihrer Wirkungsgrade und Leistungen groß. Eine Stärke ist gleichfalls der weite Bereich der Eingangsspannungen von 0 bis zu 1500 V. Dies wirkt sich beispielsweise im Einsatz bei Photovoltaik-Anlagen positiv aus: Da die Eingangsspannung bis 0 V herunterreicht, können Solarzellen selbst bei starker Bewölkung noch Energie in Wechselspannung umwandeln. Diese kann zusätzliche Verbraucher versorgen, Akkumulatoren laden oder lässt sich in das Netz rückspeisen. Auf der anderen Seite eignen sich die Lasten aufgrund des hohen Wertes der Eingangsspannung von 1500 V zum Testen von Hybrid- oder Elektrofahrzeugen, bei denen Lithium-Batteriepacks mit einigen hundert Volt zum Einsatz kommen.

Mannigfaltige Funktionalitäten

Die Funktionalitäten der elektronischen Lasten mit Netzrückspeisung gleichen denen einer konventionellen Last und bieten Betriebsarten wie Konstant-Spannung, Konstant-Strom, Konstant-Leistung und Konstant-Widerstand. Für den dynamischen Betrieb verfügen die Geräte über einen Funktions- und einen Arbiträrgenerator sowie eine KFZ-Anlaufkurve nach DIN 40839. Auf Tastendruck sind Sinus, Dreieck, Rechteck und andere Kurvenverläufe aufrufbar. Weiterhin sind eine Sequencing- und Logging-Funktion, eine Testfunktion für Batterien und andere Energiespeicher sowie die Nachbildung von Photovoltaik- und Brennstoffzellen in die elektronische Last eingearbeitet.

Auf einem USB-Stick sind Daten für dynamische Abläufe einlesbar und Messdaten lassen sich direkt speichern. Weitere Größen wie Grenzwerte zu Spannung, Strom, Leistung und Widerstand sowie zeitliche Parameter sind frei konfigurierbar. Ferner lässt sich einstellen, ob eine Warnung oder eine Meldung ausgelöst werden soll, wenn es zu einer Unter- oder Überschreitung von Werten kommt. Komplettiert wird das Ganze durch eine Bedienersoftware, mit der sich die elektronische Last schnell und unkompliziert für jede Applikation programmieren lässt. Das Gerät lässt sich mit Hilfe eines hochauflösenden TFT-Displays mit kapazitivem Touchscreen intuitiv bedienen. Das Menü ist übersichtlich gestaltet und mehrsprachig abrufbar.

Ein 16-Bit-AD/DA-Wandler regelt und steuert die Lasten der ELR-9000-HP-Serie digital. Durch die parallele Signalverarbeitung des FPGA führt dies zu einer Signallaufzeit – Messen, Rechnen und Stellen – von kleiner 1 µs. Mit einer Bandbreite von 1 MHz lassen sich damit gleichzeitig Strom-, Spannungs-, Leistungs- und Widerstandsmessung verarbeiten. Die in die Regelung eingebundenen, frei belegbaren Lookup-Tables (LUTs) arbeiten ebenfalls mit einer Bandbreite von 1 MHz. Auf diese Weise sind neben der standardisierten, linearen Regelung auch komplexe, nichtlineare Kennlinien nachbildbar – beispielsweise Lastprofile von Elektromotoren eines E-Fahrzeugs. Auch ganze Wegstrecken mit unterschiedlichen Belastungen sind simulierbar. Es ist möglich, die gewünschten Tabellenwerte in Excel- oder Text-Formaten zu erstellen und via USB-Schnittstelle in die LUTs zu überspielen.

Galvanisch getrennte Schnittstellen

Eine zentrale Kommunikationseinheit steuert und überwacht die elektronischen Lasten der Serie ELR 9000 HP digital. Zur Standardausrüstung zählen je eine fest im Gerät verbaute USB- und Analogschnittstelle. Die analoge Schnittstelle besitzt neben den Steuereingängen für U, I, P und R auch Monitorausgänge für U und I. Die Ein- und Ausgänge sind für 0–10 V oder 0–5 V parametrierbar. Darüber hinaus gibt es weitere TTL-Ausgänge für Fehlermeldungen. Über einen Plug&Play-Slot lassen sich digitale Schnittstellen anschließen. Dafür stehen Ethernet und Profinet mit einem oder zwei Ports sowie Profibus, CANopen, CAN, Modbus, EtherCAT und RS-232 zur Verfügung. Sämtliche Schnittstellen sind zum Ausgang galvanisch getrennt. Wird eine Integration in weitere Systeme gewünscht, lassen sich zusätzliche digitale Schnittstellen schnell nachrüsten.

Mit den netzrückspeisenden elektronischen Lasten der Serie ELR 9000 HP können Entwickler und Hersteller von Stromversorgungen oder Energiespeichern ihre Umweltbilanz erhöhen und dabei die Kosten senken. Ob es sich um Labornetzgeräte oder Industriestromversorgungen handelt, DC-DC-Wandler oder Ladegeräte, nahezu jede Stromversorgung lässt sich mit dieser Last testen. Auch bei Energiespeichern mit verschiedenen Akku-Technologien oder Brennstoffzellen lassen sich die Vorteile der neuen Lasten nutzen. Das Testen von Solarmodulen, Lichtmaschinen oder Antrieben aus der Autoindustrie sind nur einige Beispiele von vielen Anwendungsmöglichkeiten.