Hochleistungselektronik im Klimatest
Prüfstand in Bremen l?sst komplette Umrichter gro?er Windenergieanlagen unter echten Belastungen testen
Im Durchschnitt alle zwei Jahre f?llt eine Windenergieanlage aus - und führt zu Montageeins?tzen, Fehlersuche, Ersatzteilbeschaffung und Reparaturen, bei Offshore-Anlagen auch zu Schiffseins?tzen. Das ist komplex und kostet viel Geld und Zeit. Die Fehler liegen oft in der Leistungselektronik. Feuchte und Temperaturschwankungen belasten diese sehr. Unklar ist, welche Bauteile wegen welcher Probleme wann den Dienst versagen. Und wie dem vorzubeugen ist. Aufschlüsse soll das Verbundprojekt "HiPE-WiND" liefern.
Für Forschungen zu Ausfallursachen und verl?sslicher Nutzungsdauer von Bauteilen der Hochleistungselektronik und ganzer Stromrichter sind an der Universit?t Bremen im Rahmen des Projekts nun Hightech-Prüfst?nde entstanden. Hier werden komplette Umrichtersysteme von Windenergieanlagen bis zur Zehn-Megawatt-Klasse in einem Klimaraum genau definierbaren Lasten ausgesetzt. Es sind Bedingungen, wie sie bei Windenergieanlagen in der Nordsee oder im Gebirge herrschen.
Der gro?e HiPE-WiND-Klimaraum ist einer von nur wenigen, der Komponenten in diesen Dimensionen aufnehmen kann. Er l?sst realit?tsnah Umweltbedingungen nachbilden und mit hohen elektrischen Belastungen kombinieren. Er erm?glicht Langzeit-Belastungstests am ganzen Umrichter mit all seinen Interaktionen und damit Empfehlungen für pr?ventive Wartungsma?nahmen und das Erh?hen der Lebensdauer von elektronischen Komponenten. Er liefert so wertvolle Impulse für das künftige Bauteil-Design.
In der gro?r?umigen Klimakammer k?nnen komplette Schaltschr?nke bei Teperaturen von minus 40 bis plus 120 Grad Celsius und bei unterschiedlichen Luftfeuchtigkeitswerten geprüft werden. HiPE-WiND-Ziel ist die Verl?ngerung der System-Betriebsdauer sowie die Ausfallpr?vention mit dem Fokus auf vorausschauende Instandhaltung mit dem rechtzeitigen Austausch von Komponenten. Die zeitlich beschleunigte Alterung der Umrichter-Komponenten im Prüflabor liefert Hinweise auf Schwachstellen der Stromrichter. Zur Zuverl?ssigkeit von Halbleiterkomponenten verfügen die Forscher mittlerweile über eine zw?lfj?hrige Erfahrung. Das Testsystem berücksichtigt alle Lastfunktionen. Es ist anpassbar an Leistung und Betriebsspannung. Ein konstanter Wechsel der Temperaturen und Luftfeuchtigkeit sumuliert die starke Beanspruchung der Bauteile. Unter klimatisch verschiedenen Bedingungen und stetig wechselnden elektrischen Belastungen l?sst sich im neuen "HiPE-Lab" eine 20-j?hrige Komponenten-Lebensdauer simulieren.
Daten zum Projekt "HiPE-WiND"
Federführend im Verbundprojekt "HiPE-WiND" (High Power Electronics in Wind Energy Plans) ist das Institut für Elektrische 澳门皇冠_皇冠足球比分-劲爆体育, Leistungselektronik und Bauelemente, IALB, der Universit?t Bremen in Kooperation mit dem Fraunhofer Institut für Windenergiesysteme, Iwes, in Bremerhaven.
Projektdaten "HiPE-WiND"
Eingebunden ist auch ForWind, das Zentrum für Windenergieforschung der Universit?ten Oldenburg, Hannover und Bremen. Industriepartner sind Anlagenbauer Enercon, Breuer Motoren und Betriebsführungsspezialist WPD Windmanager. Das Projekt wird vom Bundeswirtschaftsministerium mit 11,5 Millionen Euro gef?rdert.
Quelle: HUSUM Wind, Die Messezeitung für die HUSUM Wind, Autor: Holger Raffel, Centrum für Mechatronik, Universit?t Bremen
Artikel up2date Das Online-Magazin der Universit?t Bremen