SINAMICS S120 Wechselrichter-Komponenten für regenerative Energien High Performance Umrichter
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SINAMICS S120 – Wechselrichter-Komponenten für regenerative Energien
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Wechselrichter übernehmen in allen Anlagen für regenerative Energien die Aufgabe, erzeugte Energie passend für das Stromnetz aufzubereiten und in dieses einzuspeisen. Ein weiteres Einsatzgebiet ist die Energieumwandlung, wenn Energiespeicher in die Netze integriert sind. Siemens bietet hierfür Geräte, die durch ihren hohen Wirkungsgrad, ihre Netzqualität und ihre Zuverlässigkeit die Wirtschaftlichkeit der Anlagen zur regenerativen Energieerzeugung und -speicherung steigern. Neben Produkten wie dem bekannten, anschlussfertigen Photovoltaik-Wechselrichter SINVERT PVS bietet die Siemens AG mit dem SINAMICS S120 nun auch Wechselrichter-Komponenten für Einbaulösungen an, die als Basis für Systemintegratoren oder Original Equipment Manufacturer (OEM) für eigene anschlussfertige und vollständige Wechselrichter-Systeme für regenerative Energien dienen. Unverzichtbar: Wechselrichter zur Netzeinspeisung Wechselrichter bilden die Kernkomponente bei Energie einspeisung von der Energiequelle zum Netz. Das Netz erfordert in erster Linie eine konstante Spannung und Frequenz. Dies jedoch ist die Herausforderung, denn die Energieerzeugung ist von äußeren Faktoren wie z. B. mechanischen oder thermischen Einflüssen abhängig: Bei Photovoltaik sind es z. B. Bewölkungsgrad, Einstrahlwinkel und Umgebungstemperaturen, bei Wasserkraft die schwankenden Pegelstände und Fließgeschwindigkeiten des Gewässers, bei Biomasse unterschiedliche Intensi täten des Fermentierprozesses. Bei Batteriespeichern ist der Entladungsgrad entscheidend. Die Folge: Die erzeugte Spannung und die Frequenz variieren. Wechselrichter entkoppeln die Spannung und Frequenz des Erzeugers von der Netzspannung und Netzfrequenz. Es wird ermöglicht, dass der Erzeuger jederzeit im optimalen Betriebspunkt gehalten werden kann und die Netzspannung und Netzfrequenz durch intelligente Leistungselektronik konstant geregelt werden.
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SINAMICS S120 Active Line Module (ALM) – neu konzipiert und dennoch tausendfach bewährt ALM Das Active Line Module (ALM) ist prädestiniert für die Energieeinspei sung in das Netz. Für Einbaulösungen werden Active Line Modules und die dazugehörige Regelung als Kern komponenten für vollständige und anschlussfertige Wechselrichter- Systeme für regenerative Energien angeboten. Damit hat der Anwender die Möglichkeit, diese Komponenten zu einem eigenen Produkt zu erweitern und zu vermarkten. Die Regelung für das Active Line Module unterstützt Funktionen wie: • Blindstromeinspeisung mit Sollwertvorgaben aus überlagerter Regelung
AIM Weitere spezifische Funktionen für regenerative Energien wie MPP-Tracking, Anlagenüberwachung und Steuerung, Laden/Entladen von Batteriespeichern sowie weitere Funktionen können durch den Anwender komfortabel in einer überlagerten Steuerung oder im Batterie Management System (BMS) gelöst werden und über Standard-Bussysteme wie Profibus oder Profinet mit dem Wechselrichter kommunizieren. Hier bietet die Siemens AG im Rahmen von Totaly Integrated Automation perfekt aufeinander abgestimmte Produkte an.
• Spannungs- und Frequenzregelung
Oben aufgeführte Komponenten basieren auf Industriestandard. Das zahlt sich aus: • Tausendfach bewährte Hardware • Anspruchsvoller, erfahrener und zuverlässiger Partner • Kompakte, zuverlässige, effiziente und wartungsarme Produkte • Durchgängiges Leistungsspektrum • Lokale Präsenz rund um den Erdball 4
• Weltweiter Service für Ersatzteil und Reparatur • Kürzere Installationszeit • Reduzierte Entwicklungskosten • Nahtlose Integration in die Automatisierungswelt
Das Active Interface Module (AIM) ist das Netzfilter und damit die andere Kernkomponente des anschlussfertigen Wechselrichters für regenerative Energien. Für eine richtige Filterfunktion müssen Active Line Module und das Netzfilter optimal aufeinander abgestimmt sein. Wir bieten mit den Komponenten Active Line Module und Active Interface Module ein optimal abgestimmtes System an. Die Anwender haben die Möglichkeit, das Netzfilter als Kompo nente von der Siemens AG zu beziehen oder alternativ eine eigene, auf das ALM abgestimmte Filterlösung zu entwickeln.
Wir liefern Komponenten für anschlussfertige Wechselrichter zur regenerativen Energieerzeugung und -speicherung Bei der Konzeption der SINAMICS S120 Gerätereihe konnten wir auf einen reichen Schatz an Erfahrungen zurückgreifen. Siemens zählt zu den Pionieren der Stromrichter-Technik, entwickelt, fertigt und vermarktet bereits seit Jahrzehnten Stromrichter für verschiedene industrielle Anwendungen. Die vielfältige Produktpalette gibt unter anderem auch Antworten auf neue Anwendungen. Auf Basis der langjährigen Erfahrungen ließen sich die in der Industrie bewährten Konzepte auf die regenerativen Energien übertragen und an diese optimal anpassen.
CU320-2 Die CU320-2 bildet die Regelungseinheit für das Active Line Module und gleichzeitig auch die Peripherie zum Daten austausch zwischen dem Wechselrichter und überlagerter Steuerung. Als Standard-Kommunikationsschnittstelle wird wahlweise Profibus oder ProfiNet angeboten.
Firmware mit Funktionsmodulen Die Regelungsfunktionen für die Energieeinspeisung in das Netz werden durch Funktionsmodule realisiert. Funktionsmodule können als Option zu der Compact Flash Card bestellt werden. Die entsprechenden Optionen sind: Option S01: Dynamische Netzstützung
Netzstützung bei Netzeinbrüchen und Netzfehler durch Blindleistungseinspeisung
VSM Das VSM ist für die Netzspannungs erfassung erforderlich. Damit kann der Wechselrichter die netzseitige Spannung in der Amplitude, Phasenlage und Phasenwinkel erfassen und sich auf das vorhandene Netz synchronisieren.
Option S02: Netzstatikregelung
Spannungs- und Frequenzregelung am Netz mit Blockstartfähigkeit. Als weitere Funktion steht AntiIslanding in Verbindung mit Option S01 oder S02 zur Verfügung.
Folgende Produkte werden als Komponenten für einen anschlussfertigen Wechselrichter für regenerative Energien angeboten: • Active Line Module (ALM) • Control Unit CU320-2 (CU320-2) • Compact Flash Card (Geräte-Firmware) mit Funktionsmodulen • Voltage Sensing Module (VSM) • Active Interface Module (AIM)
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Jeder Aufgabe gewachsen: SINAMICS S120 ALM von 270 kW bis 900 kW Beispiel für ein anschlussfertiges WechselrichterSystem für Photovoltaik-Anlagen auf Basis von SINAMICS S120
Spezifische Funktionen der Photovaltaik / Anforderungen an das Automatisierungssystem
String-Monitoring Wetterstation Fernbedienung MPP-Tracking
CU320-2 / Firmware DC Connection
ALM
AIM
Line Connection
OEM
Siemens oder OEM
Siemens
Die SINAMICS S120 Active Line Modules und Active Interface Modules als Kernkomponenten für den anschlussfertigen Wechselrichter stehen je nach Aufgabenstellung in unterschiedlichen Leistungsstufen zur Verfügung.
Leistungsstufen für den Einsatz in der Photovoltaik bei einer AC-Spannung von 320 V:
Bei Bedarf können für OEM-Kunden weitere Leistungen zur Verfügung gestellt werden.
270 kW
540 kW
Leistungsstufen bei Energieerzeugung durch rotierende Generatoren (z. B. Wasserkraft, Biomasse etc.) bei einer AC-Spannung von 400 V:
300 kW
630 kW
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770 kW
900 kW
Technische Daten Active Line Module
6SL3330-7TE3__-_AA4
Active Interface Module Eingang DC
Ausgang AC
Wirkungsgrad Leistungsbedarf im Betrieb
Umgebung
Mechanische Maße
Anwendungen für Energieerzeugung durch rotierende Generatoren (z. B. Wasserkraft, Biomasse etc.)
6SL3300-7TE__-_AA0
PhotovoltaikAnwendung
DC-Eingangsnennleistung
kW
MPP-Spannungsbereich
V
520 – 750
–
Zwischenkreisspannung
V
–
520 – 750
Max. DC-Spannung
V
800
800
DC-Bemessungsstrom
A
549
1103
1574
AC-Ausgangsnennleistung
kW
270
540
770
Bemessungsleistung
kW
Netzspannung
V
Bemessungs-Ausgangsstrom
A
Netzfrequenz
Hz
50/60
50/60
Netzfrequenzbereich
Hz
47 – 63
47 – 63
Oberschwingungen Netzstrom
%
5
5
cos phi bei Nennleistung
0,99
0,99
Netzform
TN, IT
TN, IT
275
550
785
–
–
549
1103
1574
300
630
900
320 490
985
380 – 480 1405
490
985
1405
Max. Wirkungsgrad
%
98,25
98,42
98,55
Europäischer Wirkungsgrad
%
97,2
97,12
97,75
Eigenverbrauch im Betrieb
W
990
3280
Verbrauch im Standby-Betrieb
W
36,5
40
Strombedarf Hilfsversorgung DC 24V
A
2AC 230V 50Hz
A
Max. Umgebungstemperatur ohne Derating mit Derating
°C °C
40 50
40 50
Kühlart
–
Luft
Luft
Kühlmittelbedarf
m³/s
Schalldruckpegel LpA (1 m)
dB(A)
Schutzart (Standardausführung)
–
Breite
mm
326
704
704
326
704
704
Höhe
mm
1533
1480
1480
1533
1480
1480
Tiefe
mm
545
550
550
545
550
550
Gewicht
kg
136
450
450
136
450
450
98,25
98,42
98,55
3280
990
3280
3280
45
36,5
40
45
max. 8,8 2,5
0,36
10,5
1,08
max. 8,8 10,5
1,08
2,5
0,36
10,5
1,08
73
73
IP20
IP20
10,5
1,08
Technische Daten für weitere Geräte können bei der zuständigen Siemens Niederlassung angefragt werden. 7
Weitere Informationen: www.siemens.de / sinamics-s120
Siemens AG
Änderungen vorbehalten
Industry Sector
Bestell-Nr.: E20001-A230-P570-V1
Large Drives
DISPO 21503
Postfach 47 43
GD.LD.XX.SISX.52.2.05 WS 05122.
90025 Nürnberg
Gedruckt in Deutschland
DEUTSCHLAND
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Die Informationen in dieser Broschüre enthalten lediglich allgemeine Beschreibungen bzw. Leistungsmerkmale, welche im konkreten Anwendungsfall nicht immer in der beschriebenen Form zutreffen bzw. welche sich durch Wei terentwicklung der Produkte ändern können. Die gewünsch ten Leistungsmerkmale sind nur dann verbindlich, wenn sie bei Vertragsschluss ausdrücklich vereinbart werden. Alle Erzeugnisbezeichnungen können Marken- oder Erzeugnisnamen der Siemens AG oder anderer, zuliefernder Unternehmen sein, deren Benutzung durch Dritte für deren Zwecke die Rechte der Inhaber verletzen kann.
