Texas Instruments

Dank Innovation: Energieversorgung intelligent & umweltfreundlich

21. Juni 2016, 11:41 Uhr   |  Von Markus Staeblein, General Manager, Smart Grid, Texas Instruments und Kripa Venkat, Industrial Systems & Solutions Manager, Smart Grid, Texas Instruments


Fortsetzung des Artikels von Teil 1 .

Lösungen für das Smart-Grid-Design

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© Texas Instruments

Bild 2: Das Produkt-Portfolio von TI enthält Lösungen für alle Bereiche der intelligenten Energieverteilung

Trotz der Unterschiede zwischen den Smart Grid-Anwendungen lässt sich die zugrundeliegende Elektronik speziell beim Equipment für die Netz-Infrastruktur generalisieren, wie Bild 2 zeigt.

In dem mit ’Measurement‘ bezeichneten Block ganz links kommen von externen Sensoren Eingaben in Form von analogen Signalen (z.B. Spannung oder Strom). Analoge Bauelemente bereiten diese Signale auf und wandeln sie in digitale Signale um, die anschließend dem Analytics/Control-Block zugeführt werden. Hier analysiert ein Mikrocontroller (MCU), Mikroprozessor (MPU) oder digitaler Signalprozessor (DSP) die in den digitalen Signalen enthaltenen Informationen, um beispielsweise den Elektrizitätsverbrauch, die Netzqualität oder mögliche gefährliche Zustände zu ermitteln. Der Prozessor kann daraufhin nötigenfalls Aktionen beispielsweise eines Schutzschalters oder Relais anfordern.

Als nächstes benachrichtigt der Prozessor Steuerungsknoten in anderen Anlagenteilen und möglicherweise einen zentralen Steuerungsrechner. Hierfür stehen spezielle Funktionen im ’Communications‘-Block zur Verfügung, über den auch der Empfang von Meldungen anderer Einheiten abgewickelt wird. Die niedrigen Versorgungsspannungen, die alle diese Blöcke benötigen, werden durch separate Power-Management- und Isolationsschaltungen bereitgestellt. Da diese Funktionen in vielen Anwendungen eingesetzt werden, die unterschiedlichen Standards entsprechen müssen, müssen die IC-Lösungen den Equipment-Designern die Möglichkeit bieten, die im Einzelfall gewünschten Fähigkeiten auszuwählen. Ein hoher Grad an analoger und digitaler System-on-Chip-Integration (SoC) kann dazu beitragen, die Kosten niedrig zu halten und mehrere Kanäle zu unterstützen.

In den Chip integrierte Kommunikations-Lösungen wie Industrial Ethernet oder Industrial Fieldbus können für Wirtschaftlichkeit und Flexibilität sorgen. Der Prozessorkomplex im Zentrum einer Lösung sollte vollständig programmierbar und skalierbar sein, mit ein und derselben Hardware mehrere Protokolle unterstützen und so dazu beitragen, Kosten und Komplexität des Systems zu verringern und ohne speziell entwickelte Logik auszukommen. Zusammen mit Tools, Referenzdesigns und anderem Support können Software-Frameworks helfen, die Entwicklung zu beschleunigen und zu vereinfachen.

Entsprechend der Bedeutung des Smart Grids und der dezentralisierten Energieerzeugung arbeitet TI mit innovativen Technologien sowie kontinuierlicher Forschung und Entwicklung daran, die Probleme auf dem Energiesektor zu lösen. Als führender Halbleiteranbieter für mehr Intelligenz im Energieversorgungsnetz hat TI ein spe-zielles Smart-Grid-Team eingerichtet. Es entwickelt Lösungen und beteiligt sich an internationalen Normungskomitees und Allianzen mit dem Ziel, die Zusammenarbeit zur Bewältigung der künftigen Herausforderungen zu verstehen und voranzubringen.

TI treibt die Entwicklung auf mehreren Gebieten voran, darunter Smart Meter, automatisierte Umspannwerke und PV-Wechselrichter. Gestützt auf seine langjährige Erfahrung auf dem Gebiet der Leistungsumrichter, ermöglicht das Unternehmen die zügige Entwicklung von Systemen zur Effizienzsteigerung und Integration erneuerbarer Energien. Die Lösungen von TI für PV-Wechselrichter und Mikrowechselrichter sind nicht nur kosteneffektiv, sondern sorgen auch für einen hohen Wirkungsgrad, indem sie mehr Leistung ermöglichen, unerwünschte Wärmeentwicklung eindämmen und die Haltbarkeit der Systeme verbessern. Mit fortschrittlicher Umwandlungstechnik und MPPT (Maximum Power Point Tracking) erlauben die Lösungen des Unternehmens die Gewinnung von mehr Energie.

TI-Technologie findet sich ebenfalls in den intelligenten Energiezählern (Smart Metern), die die Kenntnisse über die Stromverbrauchsmuster rapide verändern. Mit stromsparender drahtloser Übertragung oder Powerline-Kommunikation (PLC) melden Smart Meter den Energieverbrauch der Kunden an das jeweilige EVU. Ebenso können die Zähler über ein Display vor Ort oder über ein Gateway wertvolle Verbrauchsinformationen in die jeweilige Wohnung oder das Büro übermitteln, damit die Kunden ihr Verbrauchsverhalten anpassenkönnen.

Als Hilfestellung für die Systementwickler kombinieren die ein- und dreiphasigen Zähler-SoCs und ein vollintegriertes Smart Meter Board von TI die gesamte Technologie, die für Messung, Kommunikation und Steuerung benötigt wird. Ein Smart-Grid-Datenkonzentrator bündelt die von den lokalen Zählern und anderen Geräten im Netz kommenden Daten vor der Weitergabe an das EVU. Hierzu unterstützt er auf einem Board mehrere Kommunikations-Standards und -Schnittstellen.

In der Energieversorgungs-Infrastruktur treibt Texas Instruments die Automatisierung der Umspannwerke voran. Hierfür bietet das Unternehmen neue Schutzrelais, Schutzschalter und Überwachungssysteme für die Steuerung und Verwaltung des Netzes an, ergänzt durch Lösungen für die Backhaul-Kommunikation zu den Steuerungszentralen der EVUs. Ein breit gefächertes, skalierbares Portfolio komplementärer Analog- und Embedded-Processing-Komponenten, die sämtliche in Bild 2 gezeigten Aufgabenbereiche abdecken, ermöglicht den Designern von Umspannwerk-Ausrüstungen Flexibilität und eine einfache Entwicklung. Mit den umgehend verfügbaren Hard- und Software des Unternehmens sowie seinen Tools, seinem Know-how und seinen Referenzdesigns können die Kunden komplexe Mess-, Steuerungs- und Kommunikationsprobleme schnell lösen. TI ist in der Lage, einerseits mehrere Netz-Deployments auf der ganzen Welt zu unterstützen und andererseits mit lokalen EVUs und Herstellern Feldversuche durchführen, um die Zuverlässigkeit des Netzes und die Interoperabilität mit unterschiedlichen Standards zu gewährleisten.


Als ein führender Lieferant von Analog- und Processing-ICs für die Energieversorgungs-Industrie spielt Texas Instruments eine wichtige Rolle bei der Entwicklung der Technologie für die Umstellung auf intelligentere, effizientere Energieversorgungsnetze. Die flexiblen und leistungsstarken Lösungen, die das Unternehmen für Anwendungen wie zum Beispiel PV-Wechselrichter, Smart Meter und automatisierte Anlagen für Umspannwerke anbietet, sind entscheidend für die Entwicklung des Smart Grids mit dezentraler Energieerzeugung. Technologische Fortschritte von TI helfen bei der Einführung der intelligenten Mess-, Kommunikations- und Steuerungstechnik, die die Energieversorgungsnetze der Welt zügig umgestaltet, damit künftig eine umweltfreundlichere und zuverlässigere Energieversorgung möglich ist.

Auf www.ti.com/corp-ino-ind-mc-lp finden Sie weitere Informationen.

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