Algemeen

400V Matrix omvormer zonder DC tussenkring

Het principeschema van de matrixconverter. In werkelijkheid heeft de U1000 negen bi-directionele schakelaars (foto: Yaskawa)

De U1000 Matrix converter van Yaskawa is een omvormer met energieterugwinning die rechtreeks aan het net kan worden aangesloten. Hij heeft geen traditionele DC tussenkring met diodes en condensatoren maar negen bidirectionele schakelaars waarmee rechtstreeks vanuit een driefasen wisselstroom een variabele spanning met variabele frequentie gemaakt kan worden.

Yaskawa is de enige fabrikant die een in serie geproduceerde matrixomvormer in zijn programma heeft. De U1000 verschilt fundamenteel ten opzichte van een conventionele omvormer. Het is in basis een heel eenvoudig ontwerp zonder DC buffer met gelijkrichter en condensatoren zoals die in een conventionele DC bus omvormer zijn gemonteerd. De Matrixomvormer heeft negen bi-directionele schakelaars die het mogelijk maken om een variabele spanning en variabele frequentie rechtstreeks vanaf de driefasen netvoeding te creëren. Deze opzet maakt het mogelijk om ook het volledige vermogen aan regeneratieve stroom in het voedingsnet terug te leveren. Deze matrixomvormer lost vele problemen op die veroorzaakt worden door het laden en ontladen van de condensatoren. Door de compacte bouwvorm is de U1000 een praktisch alternatief voor aandrijfprojecten met veelvuldige of continu stroomregeneratie.

Matrix2
De nieuwe, compacte matrixconverter maakt energie-efficiënte terugvoeding van overtollige remenergie mogelijk (foto: Yaskawa)

In de industrie worden standaard AC-DC-AC frequentieregelingen toegepast voor motoraansturingen om AC motoren flexibel in toerental en koppel te kunnen aandrijven en gecontroleerd te laten stoppen. De laatste jaren is hier ook het regeneratieve marktsegment van motorenergie terugvoeren in het voedende net bij gekomen. De gebruikte technologie heeft enkele kenmerken. Er ontstaat harmonische vervorming van de ingangsstroom die met filters gecompenseerd moet worden. Remweerstanden vernietigen energie en genereren veel warmte. Interne condensatoren zijn aan slijtage onderhevig en er is veel warmteontwikkeling in de schakelkast. De installatie moet zwaarder worden uitgevoerd en de noodzakelijke filters en remweerstanden hebben relatief veel ruimte nodig.

Werking Matrixtechnologie

Bij de matrixtechnologie wordt de driefasen ingangsspanning direct ‘geschakeld’ op de UVW motor aansluitingen, er is dus geen DC tussenkring aanwezig en of benodigd. Dit schakelen gebeurt door een aantal IGBT’s, die met een specifiek algoritme de juiste uitgangsspanning en frequentie creëren door ingaande fases te verbinden met de UVW motoraansluitingen. Eventuele lastvariaties of pendelende last tussen motorisch en regeneratief bedrijf worden direct opgevangen. Een ervaren aandrijfspecialist zal geen onderscheid waarnemen in zowel ‘open loop’ als ‘closed loop’.

Voordelen

Het rendement van de matrixtechnologie is beter dan bij een conventionele frequentierelaar en/of vierkwadrantenregelaar. Er is minder warmteontwikkeling in de kabels en de transformatoren. De transformatoren en de kabels hoeven hierdoor ook minder capaciteit te hebben. Dit scheelt aanzienlijk in de aanschaf. Er zijn geen slijtagegevoelige onderdelen zoals condensatoren. Er zijn geen dure compensatiefilters nodig want een EMC filter is standaard ingebouwd. Bij een uitbreiding van een fabrieksinstallatie hoeft de compensatiecapaciteit dan ook niet aangepast te worden.

Door de laag-harmonische vervuiling kan remenergie van een aangesloten motor rechtstreeks teruggeleverd worden aan het net of door andere gebruikers van de installatie (bijvoorbeeld verlichting of luchtbehandeling) gebruikt worden. Yaskawa claimt voor de U1000 een rendement van meer dan 96%, ruimtebesparing tot wel 50%, snellere installatie, tot 70% minder bekabeling, geen compensatiefilter benodigd, minder warmteontwikkeling en minder harmonische vervuiling. De U1000 is concurrerend in aanschaf als de extra installatiekosten van een zwaardere installatie en compensatiecapaciteit bij gebruik van conventionele omvormers wordt meegerekend.

Het complete artikel vindt u in het oktober-nummer van Aandrijftechniek.

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven