Antrieb und Regelung von Servomotoren
Für Anwendungen im Leistungsbereich von mehreren hundert Watt bis zu mehreren hundert Kilowatt
Servoantriebe dienen zur Betätigung von elektrischen Servomechanismen. Der Servoantrieb erhält ein Führungssignal von einem Regelungssystem, verstärkt es und überträgt die elektrische Energie an einen Servomotor. Dabei wird eine zum Führungssignal proportionale Bewegung erzeugt. Der Servoantrieb empfängt dann das Rückführungssignal vom betreffenden Mechanismus und passt es kontinuierlich an, um Abweichungen vom erwarteten Verhalten auszugleichen. Durch diese Regelung über das Rückführungssignal kann sichergestellt werden, dass die angeforderte Bewegung präzise abläuft und unerwünschte „Ausreißer“ erkannt werden. Was einen Servomotor so speziell macht, ist die Tatsache, dass er nur während der Bewegung an die gewünschte Position Energie verbraucht und nach Erreichen dieser Position in den Stillstand geht.
Infineon verfügt über ein umfangreiches Portfolio von Halbleitern für das Design von Servomotoren im Leistungsbereich von mehreren hundert Watt bis zu mehreren hundert Kilowatt. Unsere Produkte eignen sich speziell für den Einsatz in den Bereichen Robotik, Handhabung und Werkzeugmaschinen. Aber auch andere Anwendungen profitieren von der hohen Zuverlässigkeit, der längeren Lebensdauer, der maximalen Positioniergenauigkeit und dem schnellen Ansprechen ohne Überschwingen.
Infineon bietet Ihnen eine exakt auf die Anforderungen Ihrer Servoanwendung zugeschnittene Lösung in einer Vielzahl von Gehäusetypen. Für IPMs bis zu 3 kW können sowohl diskrete Komponenten als auch komplette Module eingesetzt werden. In diesem Leistungsbereich stellen SiC-MOSFETs die optimale Lösung für integrierte Antriebe dar. Alternativ bietet sich auch unsere speziell für Servoantriebe ausgelegte IGBT7-Technologie an. Je höher die Motorleistung ist, umso mehr geht die Tendenz weg von diskreten Komponenten hin zu kompletten Modulen. In den Produktfamilien Easy, Econo, EconoDUAL™3 und PrimePACK™ von Infineon finden Sie individuelle Lösungen für alle Leistungsklassen von Servomotoren. Mit unserer neuen, erweiterten H2S-Schutztechnologie erfüllen wir die höchsten Anforderungen hinsichtlich der Unempfindlichkeit gegen Schadgaseinflüsse. Im Hinblick auf eine besonders lange Lebensdauer sind die Leistungsmodule aus unserem PrimePACK™-.XT-Portfolio die Produkte der Wahl.
Eine attraktive Lösung für Hochgeschwindigkeitsantriebe und die Integration von Umrichtern sind unsere CoolSiC™-MOSFETs, da sie vor allem unter Teillast Schalt- und Leitungsverluste verringern. Unser umfangreiches EiceDRIVER™-Portfolio bietet Produkte für jeden Bedarf – von einfacher Grundfunktionalität bis hin zu anspruchsvollen Funktionen. Das Portfolio der isolierten Gate-Treiber EiceDRIVER™ X3 Enhanced umfasst jetzt auch die Produktfamilien X3 Analog 1ED34xx und X3 Digital 1ED38xx mit DESAT, Miller-Klemme, Soft-Off-Funktion und der Möglichkeit zur Konfiguration des I2C-Busses.
Servoantriebe benötigen eine besonders präzise Regelung. In dieser Hinsicht stellen unsere industrietauglichen 32-Bit-XMC™-Mikrocontroller mit Arm® Cortex®-M-Prozessorkernen und unsere 32-Bit-AURIX™-Mikrocontroller mit TriCore™-Prozessorkernen ideale Lösungen dar. Für Konnektivität im Rahmen von Industrie 4.0 sorgen unsere 32-Bit-PSoC® 6-Mikrocontroller mit Arm® Cortex®-M4/Cortex-M0+-Prozessorkernen in Verbindung mit unseren OPTIGA™ Trust-Sicherheitslösungen. Außerdem stehen Ihnen für eingebettete Systeme Hochleistungsspeicher mit einer enormen Flexibilität hinsichtlich der geforderten Speicherleistung zur Verfügung.
SiC-MOSFETs für Servoantriebe
Im Zuge der zunehmenden Automatisierung im industriellen Umfeld steigt auch der Bedarf an Servomotoren. Die Möglichkeit der Kombination von exakter Bewegungssteuerung mit hohen Drehmomenten macht diese Motoren zur perfekten Wahl für Automatisierungs- und Robotikanwendungen.
Gestützt auf das umfassende Know-how und die langjährige Erfahrung im Fertigungssektor gelang Infineon die Entwicklung einer Trench-Technologie auf SiC-Basis, die gegenüber der IGBT-Technologie mit höherer Leistung und dennoch vergleichbarer Robustheit aufwartet (z. B. Kurzschlusszeiten von 2 µs oder 3 µs). Die CoolSiC™-MOSFETs von Infineon räumen auch mit den potenziellen Problemen auf, die typischerweise bei SiC-Bausteinen auftreten, wie beispielsweise unerwünschtes Einschalten durch kapazitive Lasten. Ein weiterer Vorteil ist, dass die SiC-MOSFETs in TO247-3-Standardgehäusen und inzwischen, mit noch besserer Schaltleistung, auch in TO247-4-Gehäusen zur Verfügung stehen. Weitere Bauformen, in denen SiC-MOSFETs geliefert werden können, sind einerseits TO-Packages und andererseits die Easy-1B- und Easy-2B-Gehäuse.
Mit den 1200-V-CoolSiC™-MOSFETs konnte eine Senkung der Schaltverluste um 80 % gegenüber den entsprechenden IGBTs erreicht werden. Zudem ist sind die Schaltverluste temperaturunabhängig.
Somit haben Antriebslösungen mit CoolSiC™-MOSFET-Technologie den Vorteil, dass (bei vergleichbarem dV/dt-Wert) bis zu 50 % weniger Verluste auftreten. Diese Verringerung gilt für Sperrverzögerungs-, Einschalt-, Ausschalt- und Durchlassverluste. Insbesondere unter Niedriglastbedingungen weisen CoolSiC™-MOSFETs außerdem niedrigere Leitungsverluste als IGBTs auf.
In Umgebungen mit besonders dynamischem Regelungsbedarf profitieren sowohl externe als auch integrierte Servoantriebe durch die SiC-Technologie nicht nur von einem höheren Gesamtwirkungsgrad und geringeren Verlusten, sondern sie können vorteilhafterweise auch mit höheren Schaltfrequenzen betrieben werden. Dies ist durch das schnellere Ansprechen des Motorstroms bei sich ändernden Motorlastbedingungen möglich.
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Podcast4Engineers: Industrial Drives
Modern industrial drives need to be smaller, more efficient, and easier to use while delivering the performance and robust operation required in industrial applications such as commercial HVAC, robotics, and process automation.
Learn more about Infineon’s solutions for industrial drives and what’s to come in this area.
Webinar: CoolSiC™ – die Ideallösung für Servoantriebe (EN)
Siliziumcarbid-MOSFETs als Ideallösung für Servoantriebe? Absolut! Dieses interessante #Webinar zeigt, warum das so ist. Ferner werden die Leistungen von IGBTs und SiC-MOSFETs verglichen, und Sie erfahren, welche Vorteile die Nutzung der .XT-Technologie von Infineon bietet.
Anwendungspräsentation: Wir sorgen für effizientere Antriebe – unser Know-how zur Optimierung Ihrer Antriebssysteme (EN)
Wir sorgen für effizientere Antriebe. Unser Know-how zur Optimierung Ihrer Antriebssysteme. Die Folien dieses Webinars stehen auch zum Download zur Verfügung. Auf diese Weise erhalten Sie diese wertvollen Informationen gesammelt in einer PDF-Datei.
Whitepaper: Industrieantriebe im Wandel – optimieren Sie Ihre Antriebssysteme mit dem Know-how von Infineon (EN)
Die Zeiten, in denen Elektromotoren für Industrieanwendungen überdimensioniert und die sich daraus ergebenden Energiemehrkosten einfach hingenommen wurden, um die gewünschte Lebensdauer der Anwendung sicherzustellen, sind vorbei. Dieses Whitepaper beleuchtet einige der inzwischen verfügbaren Technologien, mit denen im Niederspannungsbereich und in der Robotik höhere Wirkungsgrade erreicht werden können.
This training talks about the integration of motors and drives with Infineon’s CoolSiC™ MOSFET and how this can help you overcome the limitations of traditional solutions.
Möchten Sie wissen, welche verschiedenartigen Topologien es für diese Stufe der Stromwandlung gibt und welches Funktionsprinzip diese so leistungsfähig macht? Lernen Sie die Grundkonzepte von passiven Gleichrichtern und aktiven Zweipunkt-Gleichrichtern kennen.
In dieser Schulung lernen Sie, welchen Beitrag CoolSiC™-MOSFETs zur Entwicklung der nächsten Generation von Servoantrieben leisten können.
In diesem Tutorial erfahren Sie, wie Sie am besten vorgehen, um entsprechend Ihren Anforderungen an Industrieantriebe zuverlässige und effiziente Lösungen zu finden. Hier werden die wichtigsten Fragen rund um Leistung, Spannungen, Topologie und Frequenz für Ihre Anwendung behandelt.
Lerninhalte:
- Grundlagen der Technologie, die im neuen Stromsensor TLI4971 von Infineon zum Einsatz kommt
- Wichtigste Merkmale, Vorteile und Nutzen
Webinars
Servo drives come handy in a lot of applications, but controlling them and the power needed to drive them can be challenging when attempting to do it efficiently. Similarly, handling overload and short-circuit conditions is critical. Through this webinar, we will demonstrate best practices of protecting them and how to ensure the protection is reliable, robust and sufficiently fast for all operations. We will also give an exciting overview of suitable boards for evaluation and show the comprehensive Infineon portfolio of SiC MOSFETs and gate driver solutions.
Key Takeaways
- Understand how Infineon responds to the trends in the industry drives market: e.g. inverter integration with SiC MOSFETs and get an overview of some of the solutions offered
- Learn how to enable lower switching losses compare to IGBTs at same dV/dt levels and enhanced switching control
- Explore how to avoid the main pitfalls when driving SiC MOSFETs
- Discover how to reliably protect SiC MOSFETs using EiceDRIVER™ gate drivers
