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M2C – die Abkürzung für Innovation

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Modular Multilevel Converter – eine neue Interpretation von Mittelspannungsumrichter

In manchen Einsatzgebieten wird von Mittelspannungsumrichtern alles abverlangt. Sie sollen maximale Verfügbarkeit liefern und zugleich motor- oder netzfreundlich sein. Für diese Situationen sind Modulare Multilevel-Umrichter, kurz M2C, die zuverlässigste Wahl. Die von Siemens patentierte Technologie setzt auf ein modulares System, wodurch der Umrichter äußerst flexibel, skalierbar, zuverlässiger im Einsatz und äußerst wartungsfreundlich wird.

 

Bis zu 99 % Verfügbarkeit können damit in der Spitze erreicht werden: Effizienz auf einem ganz neuen Level.

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Modulare Multilevel-Umrichter und ihre Theorie

M2C-Technologie – kurz erklärt

Ein M2C-Mittelspannungsumrichter besteht aus mehreren Niederspannungszellen. In Reihe geschaltet erzeugen sie eine Ausgangsspannung auf Mittelspannungsniveau. Innerhalb des Umrichters lässt sich jede Zelle ansteuern und jede Zelle besitzt einen dezentralen Energiespeicher, der zur Zwischenkreisspannung anteilig beiträgt. Das bedeutet: Die Ausgangsspannung kann so feinstufig moduliert werden, dass sie am Ende fast sinusförmig ist. Das ist das Innovative an der M2C-Technologie, die 2002 erstmals von Siemens patentiert wurde und seitdem immer mehr den Markt erobert. Im Detail zeigen sich noch weitere Vorteile.

Flexibilität

Die M2C-Topologie ist unter anderem DC-Bus-fähig. Dadurch lassen sich netzseitig wie motorenseitig weitere Topologien mit M2C kombinieren. Das gibt Ihnen enorme Freiheiten bei der Umrichterkonfiguration – egal ob für Einachs- oder Mehrachsantriebe. Beim Gleichrichter zum Beispiel können Sie zwischen verschiedenen Pulszahlen wählen, je nachdem wie "sauber" sie Ihre Ausgangsspannung brauchen.

 

Gleichzeitig lassen sich diese Freiheiten auf die Anlagenplanung im Ganzen übertragen. Technisch braucht ein Umrichter auf M2C-Basis nicht zwingend einen Transformator, und wenn doch einer eingesetzt wird (zur Spannungsanpassung), so muss dieser nicht in direkter Umgebung des Umrichters stehen. Das verleiht Ihrer Planung größere Flexibilität, mit der Sie mehr denn je in der Lage sind, das Optimum aus Ihrer Aufstellfläche rauszuholen.

 

Verfügbarkeit

Entscheidend im täglichen Betrieb ist das Verhalten bei Ausfällen. Hier schlägt die große Stunde des zellenbasierten Prinzips. Fällt eine Zelle aus, wird im Umrichter automatisch ein Bypass aktiviert, d.h. die kritische Stelle binnen kürzester Zeit (< 1 ms) kurzgeschlossen. Nach außen ist dieser kurze Spannungseinbruch nicht wahrnehmbar, weder nach noch während des Ausfalls. Erst beim Aussetzen mehrerer Zellen innerhalb eines Zweiges ist das Modul nicht mehr funktionsfähig. 

 

Der Vorteil des zellenbasierten Prinzips zeigt sich auch im Servicefall. Ein Zellenaustausch (im Falle von redundanten Zellen) muss nicht sofort erfolgen. Der Betreiber kann bis zum nächsten planmäßigen Anlagenstllstand warten. Der Austausch selbst ist dann in kürzester Zeit erledigt. Man braucht in der Regel nicht mehr als 15 Minuten. Unter diesen Voraussetzungen erreichen Sie stets die maximale Verfügbarkeit bei Ihrer Anlage.

Skalierbarkeit

Je besser der Umrichter skalierbar ist, desto optimaler kann das Gesamtsystem ausgelegt werden. Das spart Kosten und führt von selbst zu einer höheren Qualität Ihres Systems. Die M2C-Technlogie liefert durch das zellenbasierte Konzept die besten Voraussetzungen dafür. Der Umrichter kann ganz einfach angepasst werden; in seiner Spannung, seiner Redundanzfähigkeit und an die benötigte Stromleistung. M2C kann damit Ihren Anforderungen optimal gerecht werden, auch wenn sich irgendwann die Anforderungen an den Umrichter ändern.

 

Wie skalierbar die Topologie ist, hat sie bereits in anderen Anwendungsbereichen bewiesen wie der Hochspannung-Gleichstrom-Übertragung (HVDC-Applikationen). Hier sind in einem M2C-Zweig bis zu 200 Zellen in Serie geschaltet. Damit können Ausgangsspannungen von bis zu 400 kV erreichen werden. 

Von der Theorie in die Praxis

Vorteile auf allen Ebenen

Die technologischen Innovationen, die in einem Modularen Multilevel-Umrichter stecken, sorgen in der Anwendung für viele weitere Vorteile, auch im Vergleich zu anderen Mittelspannungsumrichtern.

M2C-Lösungen im Überblick

Entscheiden Sie sich für Innovation

Derzeit sind zwei unserer Mittelspannungsumrichter mit M2C-Technologie ausgestattet. Beide sind bereits seit einigen Jahren praxiserprobt.

Referenzen

M2C-Technologie erfolgreich im Einsatz

SINAMICS Mittelspannungsumrichter auf M2C-Basis sind bereits vielerorts in der Anwendung und überzeugen auf ganzer Linie. Unternehmen aus aller Welt haben durch die Siemens-Innovation einen entscheidenden Schritt nach vorne gemacht. Einige dieser Erfolgsgeschichten finden Sie hier.

 

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