Wie Zwischenkreiskondensatoren das Traktionsnetz stabilisieren

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Mobile Antriebstechnik mit Powermanagement

Im Pistenbully 600 E+ ist die powerMELA C-Serie verbaut. Dabei handelt es sich um Motor-Generator-Einheiten mit Frequenzumrichter. „MELA steht für Mobile Elektrische Antriebstechnik“, so Dietmar Schrägle weiter. „Wir haben für dieses Programm zahlreiche Komponenten entwickelt, die sich je nach Anwendung baukastenartig zusammenstellen lassen.“ Je nach Anforderung stehen den Kunden mobile elektrische Antriebe, Wechselrichter, Batterien inklusive Batteriemanagement, elektrisches Powermanagement sowie Sicherheits-, Verbindungs- und Anschlusstechnik zur Verfügung.

Besonders wichtig für die Hybridsysteme ist das Powermanagement. „In einem Hybridfahrzeug gibt es diverse Energieerzeuger und -verbraucher, manche Komponenten wie Batterie oder Motor/Generator können sogar abwechselnd Energie aufnehmen oder abgeben“, verdeutlicht Schrägle. „Deshalb müssen die Energieströme kontrolliert werden.“ Keine Komponente darf zu viel Energie entnehmen – denn dann wird der Zwischenkreis leer gesaugt und das Fahrzeug bleibt stehen. Wird hingegen zu viel eingespeist, steigt die Spannung zu sehr an. Eine wesentliche Rolle bei diesem Balanceakt spielen Kondensatoren, die STW vom Husumer Kondensatorenspezialisten FTCAP bezieht.

Kundenspezifisch entwickelte Kondensatoren

Bei den Hybridantrieben von STW liefert ein Dieselmotor Energie und treibt einen Generator an. Die mechanische Energie des Dieselmotors wird so in elektrische Energie umgewandelt und steht dann im Zwischenkreis zur Verfügung. „Die Kondensatoren haben die Aufgabe, die elektrischen Netze miteinander auf einer gemeinsamen Gleichspannungsebene zu koppeln und den „welligen“ Spannungsverlauf im Zwischenkreis zu stabilisieren und zu puffern“, erklärt Dietmar Schrägle. Nötig ist das u.a., weil die elektrischen Komponenten sehr schnell Energie entnehmen; der Dieselmotor hingegen reagiert eher träge, sodass ein Energieloch entstehen kann. Hier kommt der Kondensator ins Spiel: Er liefert in den entscheidenden Millisekunden Strom, das System läuft ohne Unterbrechung weiter.

Der speziellen Anwendung entsprechend kommen auch die Kondensatoren nicht „von der Stange“ – es handelt sich um kundenspezifische Lösungen. Gemäß den Anforderungen von STW entwickelte FTCAP einen Filmkondensator mit einem robusten Edelstahlgehäuse. Die Lösung ist besonders niederinduktiv konstruiert, was in einer langen Lebensdauer resultiert.

„Besonders niederinduktive Lösungen sind ein Spezialgebiet von FTCAP“, betont Dr. Thomas Ebel, Geschäftsführer von FTCAP. „Das Erfolgsgeheimnis liegt in einem ganzheitlichen Ansatz bei der Entwicklung von Kondensator und Schaltungsumfeld.“

Relevant sind sowohl die interne Konstruktion des Kondensators als auch die optimale Anbindung an die Systemumgebung. Hier spielt der Aufbau die zentrale Rolle: Nur eine konsequente Einhaltung von induktionsarmen Konstruktionsregeln führt zum Erfolg. Dazu gehören eine eng anliegende Leiterführung, eine radiale Stromführung an den Wickeln, Parallelschaltungen, niederinduktive Bussysteme und neu entwickelte induktionsarme Kontaktterminals nach außen.

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