Die optionale regenerative Ausführung ermöglicht bidirektionalen Energiefluss und den Einsatz als Netzsimulator.
ESA – Konfigurierbare Hochleistungs-AC-Stromversorgung von 30 kVA bis 10 MVA
Für projektspezifische Prüfstände in Leistungselektronik, Forschung und industrieller Validierung.
Die modulare Schrankplattform kombiniert getrennt regelbare Phasen mit einer leistungsfähigen DSP- und FPGA-Steuerung. Ausgangsbereiche, Kühlung und Topologie werden projektspezifisch ausgelegt; Messkurven können mit einer Abtastrate von 10 kS/s in Echtzeit angezeigt und gespeichert werden.
Sequenzen, Phasensprünge, Oberschwingungen sowie LVRT- und HVRT-Verläufe lassen sich gezielt vorgeben.
LAN und RS485 sind standardmäßig integriert; Modbus, SCPI sowie optionale RS232- und Analogschnittstellen unterstützen Prüfautomatisierung.
Geräte gleicher Ausführung können optional über Lichtwellenleiter koordiniert und leistungsseitig parallel verbunden werden.
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Beschreibung
ESA 45-300-68 Bidirektionale programmierbare AC-Quelle, 45 kVA, 300 V L-N, 68 A/Phase
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Leistung [P]
45000
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Spannung [V]
300
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Strom [A]
91
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Technische Daten
AC Last Art
Regenerative Last
AC Quellen Art
Quelle + Last
Netzsimulator
1/3 Phasig
Produktkategorie
AC Bidirektional
Elektronisch AC Last
AC Stromversorgung
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Beschreibung
ESA 60-300-91 Bidirektionale programmierbare AC-Quelle, 60 kVA, 300 V L-N, 91 A/Phase
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Leistung [P]
60000
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Spannung [V]
300
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Strom [A]
182
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Technische Daten
AC Last Art
Regenerative Last
AC Quellen Art
Quelle + Last
Netzsimulator
1/3 Phasig
Produktkategorie
AC Bidirektional
Elektronisch AC Last
AC Stromversorgung
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Beschreibung
ESA 180-300-273 Bidirektionale programmierbare AC-Quelle, 180 kVA, 300 V L-N, 273 A/Phase
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Leistung [P]
180000
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Spannung [V]
300
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Strom [A]
273
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Technische Daten
AC Last Art
Regenerative Last
AC Quellen Art
Quelle + Last
Netzsimulator
1/3 Phasig
Produktkategorie
AC Bidirektional
Elektronisch AC Last
AC Stromversorgung
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Beschreibung
ESA 240-300-364 Bidirektionale programmierbare AC-Quelle, 240 kVA, 300 V L-N, 364 A/Phase
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Leistung [P]
240000
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Spannung [V]
300
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Strom [A]
364
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Technische Daten
AC Last Art
Regenerative Last
AC Quellen Art
Quelle + Last
Netzsimulator
1/3 Phasig
Produktkategorie
AC Bidirektional
Elektronisch AC Last
AC Stromversorgung
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Beschreibung
ESA 300-300-455 Bidirektionale programmierbare AC-Quelle, 300 kVA, 300 V L-N, 455 A/Phase
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Leistung [P]
300000
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Spannung [V]
300
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Strom [A]
455
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Technische Daten
AC Last Art
Regenerative Last
AC Quellen Art
Quelle + Last
Netzsimulator
1/3 Phasig
Produktkategorie
AC Bidirektional
Elektronisch AC Last
AC Stromversorgung
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Beschreibung
ESA Customized Kundenspezifische bidirektionale AC-Quelle, projektspezifisch konfigurierbar
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Leistung [P]
10000000
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Spannung [V]
50000
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Strom [A]
10000
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Technische Daten
AC Last Art
Regenerative Last
AC Quellen Art
Quelle + Last
Netzsimulator
1/3 Phasig
Produktkategorie
AC Bidirektional
Elektronisch AC Last
AC Stromversorgung
ESA im Überblick
Die ESA Serie ist eine modular konfigurierbare Hochleistungs-AC-Stromversorgung für dreiphasige Versorgungs-, Netzsimulations- und Belastungsaufgaben. Der projektierbare Leistungsbereich reicht von 30 kVA bis 10 MVA. Der Standardausgang reicht bis 300 V L–N; kundenspezifische Ausführungen sind bis 50 kV L–N und 10 kA je Phase möglich. Die drei Ausgangsphasen können unabhängig voneinander programmiert werden. Mit der Option -R arbeitet das System im Vierquadrantenbetrieb mit bidirektionalem Energiefluss und kann als Netzsimulator eingesetzt werden. Weitere Optionen ergänzen eine regenerative AC-Last, einen DC-Ausgang, eine Leitungsimpedanzsimulation, einen einphasigen Ausgang oder spezielle Netztestfunktionen. Die Systeme werden als Schranklösung ausgeführt und abhängig von Leistung, Strom, Spannung und Kühlung projektspezifisch dimensioniert.
Zentrale Vorteile
Projektierbarer Arbeitsbereich
Leistung, Ausgangsspannung und Phasenstrom werden passend zum Prüfobjekt ausgelegt. Dadurch lassen sich Hochspannungs- ebenso wie Hochstromanwendungen abdecken.
Unabhängige Phasenregelung
Spannung, Phasenlage und weitere Parameter können für A, B und C getrennt vorgegeben werden, beispielsweise für Unsymmetrie- und Fehlerprüfungen.
Regenerativer Energiefluss
Die Option -R erweitert die Quelle um Vierquadrantenbetrieb und führt aufgenommene Energie kontrolliert in das Versorgungsnetz zurück.
Schnelle Spannungssprünge
Anstiegs- und Abfallzeiten von weniger als 1 ms in der Standardtopologie unterstützen reproduzierbare Netzfehler- und Ride-through-Tests.
Oberschwingungen bis Ordnung 50
Amplitude und Phasenlage der Harmonischen können für jede Phase programmiert und mit Interharmonischen kombiniert werden.
Integrierte Mess- und Bedienoberfläche
Das Windows-basierte Touchpanel bündelt Sollwertvorgabe, Sequenzen, Messungen, Wellenformanzeige, Fehlerdiagnose und Datenspeicherung.
Funktionsprinzip der Hochleistungs-AC-Stromversorgung
Die Standardtopologie umfasst auf der Netzseite einen Transformator zur Isolation und Phasenverschiebung, Filterstufen, PWM-AC/DC-Wandler für den gemeinsamen DC-Zwischenkreis sowie getrennte DC/AC-Leistungsmodule für die drei Ausgangsphasen. Diese Architektur ermöglicht die unabhängige Regelung der Phasen A, B und C.
Quellenbetrieb
Im CV- oder CC-Betrieb erzeugt das System programmierbare dreiphasige Spannungs- beziehungsweise Stromverläufe mit einstellbarer Frequenz und Phasenlage.
Vierquadranten- und Netzsimulatorbetrieb
Mit der regenerativen Option kann Leistung in beide Richtungen übertragen werden. Damit lassen sich Netzanschlusspunkte und dynamische Netzbedingungen nachbilden.
Regenerative AC-Last
Die Lastoption unterstützt CC-, CP-, CR- und Gleichrichterlastsimulation. Für die regenerative Lastfunktion ist zusätzlich die Option -R erforderlich.
Optionaler DC-Betrieb
Mit der Option -DC stehen drei den Phasen zugeordnete DC-Kanäle mit Quellen- und regenerativen Strom- beziehungsweise Leistungsgrenzen zur Verfügung.
Leistungsbereich und technische Kennlinie
Die zulässige Kombination aus Ausgangsspannung, Strom und Leistung wird für die jeweilige Systemkonfiguration festgelegt. Neben standardisierten Schrankmodellen können kundenspezifische Kennlinien für hohe Spannung bei reduziertem Strom oder hohe Ströme bei niedrigerer Ausgangsspannung ausgelegt werden. Die endgültige U-I-Arbeitskennlinie wird für das jeweilige Projekt festgelegt.
| Technisches Merkmal | ESA Serie |
|---|---|
| Ausgangsleistung | Konfigurierbar von 30 kVA bis 10 MVA |
| Ausgangsspannung | Konfigurierbar; standardmäßig 0 bis 300 V L–N, kundenspezifisch bis 50 kV L–N |
| Ausgangsstrom | Konfigurierbar bis 10 kA je Phase |
| Ausgangsfrequenz | 30 bis 100 Hz standardmäßig; erweiterte Frequenzbereiche optional |
| Phasenlage | Phasen B und C relativ zu Phase A von 0,0° bis 360,0° |
| Ausgangsmodi | AC standardmäßig; AC+DC und DC mit Option -DC |
| Oberschwingungserzeugung | Bis zur 50. Ordnung |
| Ausgangsspannungs-THD | <1 % FS bei ohmscher Last und 50/60 Hz |
Standardmodelle
| Modell | Leistung | Spannung | Strom | Abmessungen B × T × H | Gewicht |
|---|---|---|---|---|---|
| ESA 45-300-68 | 45 kVA | 300 V | 69 A | 800 × 800 × 2.000 mm | 770 kg |
| ESA 60-300-91 | 60 kVA | 300 V | 91 A | 800 × 800 × 2.100 mm | 980 kg |
| ESA 120-300-182 | 120 kVA | 300 V | 182 A | 1.600 × 900 × 1.700 mm | 1.400 kg |
| ESA 180-300-273 | 180 kVA | 300 V | 273 A | 1.600 × 900 × 2.100 mm | 1.800 kg |
| ESA 240-300-364 | 240 kVA | 300 V | 364 A | 1.800 × 900 × 2.100 mm | 2.100 kg |
| ESA 300-300-455 | 300 kVA | 300 V | 455 A | 2.000 × 1.000 × 2.100 mm | 2.700 kg |
Hinweis zur Modellauswahl: Spannung, Strom, Leistung, Abmessungen und Gewicht können bei kundenspezifischen Systemen von den Standardmodellen abweichen. Entscheidend ist die für das jeweilige Projekt definierte Systemkonfiguration.
Dynamik, Genauigkeit und Regelverhalten
Die dynamischen Eigenschaften sind auf Netzfehler-, Frequenz- und Phasenprüfungen ausgelegt. Die angegebenen Anstiegs- und Abfallzeiten beschreiben den Wechsel der Ausgangsspannung und sind nicht mit einer Ausregelzeit oder Slew Rate gleichzusetzen.
| Kenngröße | Standardtopologie | Transformator-Ausgangstopologie -TR |
|---|---|---|
| Spannungsanstiegszeit 0 bis 90 % | <1 ms | <2 ms |
| Spannungsabfallzeit 90 bis 0 % | <1 ms | <2 ms |
| Lastregelung | 0,2 % FS | 0,2 % FS |
| Netzregelung | 0,1 % FS | 0,1 % FS |
| Spannungsgenauigkeit | 0,1 % FS | 0,2 % FS |
| Stromgenauigkeit | 0,2 % FS | 0,2 % FS |
| Leistungsgenauigkeit | 0,3 % FS | 0,3 % FS |
| Frequenzgenauigkeit | 0,01 Hz | 0,01 Hz |
| Phasengenauigkeit | ±0,3° bei 50 Hz | ±0,3° bei 50 Hz |
Die Auflösungen betragen 0,01 V für Spannung, 0,1 A für Strom, 0,1 kW für Leistung, 0,01 Hz für Frequenz und 0,1° für die Phasenlage. Die optionale Ausführung -FHR erhöht die Frequenzauflösung auf 0,005 Hz bei einer maximalen Frequenz von 70 Hz.
Betriebsarten und programmierbare Testfunktionen
Spannungs- und Frequenzsequenzen
Mehrstufige Abläufe enthalten Spannung oder Strom, Frequenz, Phasenlage, Rampenzeit und Verweildauer. Sequenzen können gespeichert und erneut importiert werden.
Ride-through-Prüfungen
Spannungsunterbrechungen, Einbrüche, Überhöhungen sowie Low- und High-Voltage-Ride-through-Verläufe können reproduzierbar simuliert werden.
Harmonische und Interharmonische
Ordnung, Amplitude und Phasenlage lassen sich für jede Phase separat festlegen. Mehrere Interharmonische können gleichzeitig überlagert werden.
Programmierbare Wellenform
Über den Waveform Factor erzeugt die ESA Serie Sinus-, begrenzte Sinus- und gleichgerichtete Wellenformen im Quellen- oder Lastbetrieb.
RLC- und RCD-Lastsimulation
Mit der Lastoption stehen zwölf RLC- und vier RCD-Topologien zur Verfügung. R-, L-, C-, R2- und R3-Werte werden phasenweise eingestellt.
List Mode und SCPI-Abläufe
Komplexe Prüfprogramme kombinieren AC-, DC-, Harmonik- und Interharmonikbefehle mit Schleifen, Triggerwinkeln und individuellen Laufzeiten.
| Option | Funktion | Technischer Hinweis |
|---|---|---|
| -R | Regenerativer Vierquadrantenbetrieb | Erforderlich für bidirektionalen Netzsimulator- und regenerativen Lastbetrieb |
| -LD | Regenerative AC-Last | CC-, CP-, CR-, Gleichrichter-, RLC- und RCD-Lastfunktionen; gemeinsam mit -R |
| -DC | Unabhängiger DC-Ausgang | DC- sowie AC-Ausgabe von 0 bis 100 Hz; unterhalb 30 Hz bis zu 50 % Leistungs- und Stromreduzierung |
| -1P | Einphasiger Ausgang | Parallelschaltung der drei Phasenausgänge zur Erhöhung des einphasigen Ausgangsstroms |
| -IMP | Leitungsimpedanzsimulation | Einstellung von R und L; Rmax = 0,2 × Urated / Irated und Lmax = Rmax / 314 |
| -62116 | Inselnetzbetrieb für IEC-62116-Prüfungen | RLC-Lastsimulation für Anti-Islanding-Tests bei sinusförmigem 50/60-Hz-Eingang |
| -PQ | PQ-Regelung | Entkoppelte Regelung von Wirk- und Blindleistung für bidirektionale Leistungsflüsse |
| -FPD | Feste Phasendifferenz | Optionale Betriebsart mit vorgegebener Phasenbeziehung |
| -TR | Transformator-Ausgangstopologie | Abweichender Frequenzbereich und abweichende Spannungsgenauigkeit gegenüber der Standardtopologie |
| -HFXXX | Erweiterte Ausgangsfrequenz | Nur im CV-Betrieb; konkreter Frequenzbereich wird projektspezifisch festgelegt |
| -W | Wasserkühlung | Alternative zur standardmäßigen Zwangsluftkühlung |
Typische Anwendungen
Die ESA Serie übernimmt je nach Konfiguration die Versorgung, Netzsimulation oder regenerative Belastung des Prüfobjekts. Die unabhängige Phasensteuerung und die programmierbaren Störgrößen unterstützen statische und dynamische Validierungsaufgaben.
PV-Wechselrichter und Netzsimulation
Netzgekoppelte Wechselrichter werden mit Spannungs-, Frequenz-, Unsymmetrie-, Harmonik- sowie LVRT- und HVRT-Profilen geprüft.
Dezentrale Energieerzeuger
Solar-, Wind- und andere verteilte Energiequellen lassen sich über programmierte Wirk- und Blindleistungsverläufe sowie Netzereignisse validieren.
Leistungselektronische Umrichter
Frequenzumrichter, Stromrichter und andere AC-Komponenten werden mit definierten Spannungen, Phasenlagen und nicht sinusförmigen Netzbedingungen betrieben.
Motor- und Antriebssysteme
Die AC-Quelle stellt reproduzierbare dreiphasige Versorgungssituationen für Entwicklung, Funktionsprüfung und Belastung von Antriebselektronik bereit.
Anti-Islanding-Prüfungen
Mit der Option -62116 wird das RLC-Verhalten für Inselnetzerkennungstests über Leistungs- oder direkte R-, L- und C-Parameter nachgebildet.
Regenerative Belastung von AC-Geräten
Stromversorgungen, Generatoren und Umrichter werden mit konstantem Strom, konstanter Leistung, Widerstands- oder nichtlinearer Gleichrichterlast belastet.
Schnittstellen, Software und Automatisierung
Die lokale Bedienung erfolgt über ein mindestens 12 Zoll großes TFT-Touchpanel mit Windows-basierter GUI. Dieselbe Software kann auf einem verbundenen Steuerungs-PC für die Fernbedienung eingesetzt werden.
| Schnittstelle oder Funktion | Status | Verwendung |
|---|---|---|
| LAN | Standard | Fernsteuerung sowie interne Kommunikation mit dem Touchpanel |
| RS485 | Standard | Serielle Fernsteuerung und Multi-Drop-Kommunikation |
| Modbus und SCPI | Unterstützt | Automatisierte Sollwertvorgabe, Statusabfrage und Einbindung in Prüfsoftware |
| TTL-Ausgang | Standard | Triggersignal bei Spannungs- oder Frequenzänderungen zur Erfassung mit einem Oszilloskop |
| Remote Sense | Standard | Kompensation von Spannungsabfällen zwischen Ausgang und Prüfobjekt für jede Phase |
| Externer Not-Aus | Standard | Anbindung eines kundenseitigen Not-Aus-Schalters |
| RS232, Option -232 | Option | Punkt-zu-Punkt-Fernsteuerung |
| ATI-Analogeingang, Option -ATI | Option | Analoge Vorgabe der Ausgangswerte über BNC-Anschlüsse |
| Master-Slave, Option -MS | Option | Lichtwellenleiterkommunikation zwischen parallel betriebenen Systemen gleicher Ausführung |
Messwert- und Harmonieanalyse
Die GUI zeigt Eingangs- und Ausgangsspannungen, Ströme, Leistungen, Frequenzen, Phasenlagen, DC-Zwischenkreise und IGBT-Temperaturen an.
Wellenform- und Fehleraufzeichnung
Ein- und Ausgangswellenformen können in Echtzeit dargestellt und gespeichert werden. Statusmeldungen und Fehler werden im RunLog dokumentiert.
Parallelbetrieb und Systemskalierung
ESA Systeme gleicher Ausführung können mit der optionalen Master-Slave-Funktion parallel betrieben werden. Die Kommunikation zwischen Master und Slave erfolgt über Lichtwellenleiter; bei Slave-Systemen ohne eigenes Touchpanel ist zusätzlich eine Netzwerkverbindung zur Bedienoberfläche erforderlich.
- Paralleler Betrieb ausschließlich für entsprechend konfigurierte Systeme gleicher Ausführung.
- Auswahl der Betriebsart „Parallel Master“ oder „Parallel Slave“ in der Systemkonfiguration.
- Parallele Verbindung der zugehörigen Ein- und Ausgangsleiter.
- Zentrale Steuerung und Anzeige der summierten Phasenströme und Leistungen am Mastersystem.
- Projektierbare Gesamtsysteme bis 10 MVA.
Für den Parallelbetrieb ist keine allgemeingültige maximale Geräteanzahl festgelegt. Anzahl, Verkabelung, Schutztechnik und Gesamtleistung werden für jedes Systemprojekt individuell definiert.
Installation und Infrastruktur
| Anforderung | Spezifikation oder Hinweis |
|---|---|
| Netzspannung | 380 V, 400 V oder 480 V L–L, jeweils ±10 %, abhängig von der bestellten Eingangskonfiguration |
| Netzanschluss | 3P+N+PE oder 3P+PE; Ausführung bei Bestellung festlegen |
| Netzfrequenz | 47 bis 63 Hz |
| Leistungsfaktor | 0,95 |
| Eingangsstrom-THD | ≤3 % |
| Wirkungsgrad | ≥90 % |
| Kühlung | Zwangsluftkühlung standardmäßig; Wasserkühlung mit Option -W |
| Betriebstemperatur | 0 bis 40 °C |
| Lagertemperatur | -20 bis 85 °C |
| Luftfeuchtigkeit | 20 bis 90 % relative Feuchte, nicht kondensierend |
| Leistungsanschlüsse | Kupferschienen für AC-Eingang und AC-Ausgang innerhalb des Schaltschranks |
| Transport und Aufstellung | Schrankausführung mit Hebeösen und Rollen; Platzbedarf und Gewicht modellabhängig |
Vor dem Anschluss müssen Netzversorgung und übergeordnete Schaltgeräte spannungsfrei sein. Der Schutzleiter ist vor allen weiteren Eingangs- und Ausgangsverbindungen anzuschließen. Kabelquerschnitte, Anschlusstechnik und Absicherung sind anhand der projektspezifischen Systemdaten auszulegen.
Schutz- und Sicherheitsfunktionen
Überspannungsschutz
Überschreitet die momentane Ausgangsspannung den eingestellten Spitzenwert, wird der Ausgang abgeschaltet.
Überstromschutz und Strombegrenzung
Einstellbare Effektivwertabschaltung und separate Spitzenstrombegrenzung schützen System und Prüfobjekt bei hohen Lastströmen.
Überleistungsschutz
Bei Überschreitung der eingestellten Leistungsgrenze wird der Ausgang abgeschaltet.
Übertemperaturschutz
Die Temperatur der zentralen Leistungskomponenten wird laufend überwacht und in der Bedienoberfläche angezeigt.
Lokaler und externer Not-Aus
Neben dem Not-Aus an der Front steht eine Standardschnittstelle für einen externen Sicherheitsschalter zur Verfügung.
Status- und Fehlerüberwachung
Kommunikation, Leistungsmodule, Temperaturen und Systemzustände werden überwacht; auftretende Fehler erscheinen in der GUI und im RunLog.
Die CE-Konformität umfasst EN 62040-1 und EN 62040-2. Ausführung, Kennzeichnung und technische Dokumentation werden an die vereinbarte Projektkonfiguration angepasst.
FAQ zur ESA Serie
Ist jede ESA Ausführung bidirektional?
Nein. Bidirektionaler Energiefluss und Vierquadrantenbetrieb stehen mit der regenerativen Option -R zur Verfügung.
Kann die ESA Serie als regenerative AC-Last eingesetzt werden?
Ja. Dafür werden die Optionen -LD und -R benötigt. Unterstützt werden unter anderem CC-, CP-, CR-, Gleichrichter-, RLC- und RCD-Lastfunktionen.
Wie werden Spannung und Strom für ein Projekt ausgewählt?
Der benötigte U-I-Arbeitsbereich wird anhand der Prüfpunkte definiert. Daraus ergeben sich die Arbeitskennlinie und die benötigte Schrankausführung.
Sind die drei Ausgangsphasen unabhängig programmierbar?
Ja. Spannungen beziehungsweise Ströme, Phasenlagen, Sequenzen, Harmonische und weitere Parameter können phasenweise vorgegeben werden.
Welche Frequenzbereiche sind verfügbar?
Der Standardbereich beträgt 30 bis 100 Hz. Für besondere Anforderungen stehen die Optionen -HFXXX, -FHR und die Transformator-Ausgangstopologie -TR zur Verfügung.
Ist ein DC-Ausgang möglich?
Ja. Die Option -DC ergänzt unabhängige DC-Ausgänge sowie AC-Betrieb ab 0 Hz. Unterhalb 30 Hz ist eine Leistungs- und Stromreduzierung von bis zu 50 % zu berücksichtigen.
Können mehrere ESA Systeme parallel betrieben werden?
Systeme gleicher Ausführung können mit der Option -MS als Master und Slave über Lichtwellenleiter koordiniert und leistungsseitig parallel geschaltet werden.
Welche Schnittstellen stehen für die Prüfautomation zur Verfügung?
LAN, RS485, TTL, externer Not-Aus und Remote Sense gehören zur Standardausstattung. RS232 und ein analoger Steuereingang sind optional; Modbus und SCPI werden unterstützt.
Technische Beratung und Projektanfrage
Die ESA Serie wird anhand der erforderlichen Leistung, Spannung, Stromstärke, Frequenz, Betriebsart, Dynamik, Kühlung und Netzinfrastruktur konfiguriert. Für eine belastbare Auslegung benötigen wir die vorgesehenen Arbeitspunkte, Prüfabläufe und Anschlussbedingungen.
- Erforderliche Quellen- und Rückspeiseleistung
- Spannungs- und Strombereich je Phase
- Gewünschte Netzsimulations- und Lastfunktionen
- Netzanschluss, Kühlung und Platzverhältnisse
- Schnittstellen und Einbindung in den Prüfstand
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