Geringerer Leistungsverlust und ruhigerer Motorlauf
Die 3-Level-Technologie in Kombination mit einer Schaltfrequenz von 100 kHz reduziert die Verlustleistung in Motoren erheblich. Dies wird deutlich, wenn man die Wicklungsströme eines herkömmlichen 16-kHz-Antriebs mit denen des 3-Level-PWM-Servoantriebs Triamec TSP700 vergleicht. Die nebenstehenden Grafiken zeigen eine reale 6-kW-Frässpindel bei 80'000 U/min. Die für solche Motoren typische niedrige Induktivität von 1,2 mH führt bei der hier hohen Gleichstrom-Busspannung von 500 V zu einem sehr schnellen Stromanstieg – eine zu niedrige PWM-Frequenz (obere Grafiken) führt zu einem starken Überschwingen des Stroms (rote Kurve) über den tatsächlich gewünschten Wert (grüne Kurve).
Mit dem TSP700 wird die durch die PWM eingestellte Spannung viel häufiger und präziser an den Sinus der Drehfrequenz angenähert. Dies führt zu einer Verringerung der Welligkeit des Wicklungsstroms um den Faktor 10, wodurch die Verluste im Motor reduziert werden, der Rotor ruhiger läuft und die Streuströme in den Lagern geringer sind.
Hervorragende Regelungsleistung
Insgesamt verbessert der schnelle Regelkreis von 100 kHz auch die Strom-, Drehzahl- und Positionsregelung, was nicht nur Spindeln, sondern allen direkt angetriebenen Systemen zugute kommt: höhere Steifigkeit, bessere Dämpfung, präziseres Führungsverhalten.
Wirtschaftliche Vorteile
Aufgrund der hohen Schaltfrequenz können mehrpolige Ausführungen auch für Spindelmotoren eingesetzt werden. Dadurch lassen sich einerseits höhere Drehmomente erzielen und andererseits Kosten senken. Mögliche Filtermassnahmen können entfallen oder werden deutlich kostengünstiger; der Kühlaufwand wird minimiert.
Bei hohen Schnittgeschwindigkeiten lassen sich Drehzahlen von über 500'000 U/min erreichen, wobei eine sinusförmige Kommutierung für minimale Verluste im Motor sorgt.