Der Strombedarf kann innerhalb von Millisekunden von 0 % auf 100 % schwanken und so unregelmäßige Ein-/Ausschaltzyklen erzeugen, die die elektrische Infrastruktur stark belasten. Unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV) müssen daher auch als dynamische Leistungswandler fungieren und in Echtzeit auf diese Lastschwankungen reagieren können. Andernfalls können diese Impulse in das Stromnetz oder die Notstromaggregate zurückgespeist werden, was die Gesamtstabilität des Systems beeinträchtigt oder sogar zu Ausfällen führen kann.
Vertiv bietet Technologien für kritische Infrastrukturen, darunter Hochleistungs-Stromrichter. Das Power Center in Bologna musste neue Algorithmen zur Glättung der Eingangsleistung für seine Vertiv™ Trinergy™ USV-Systeme validieren. Diese Systeme beziehen bei Lastspitzen intelligent Strom aus den USV-Batterien und schützen so vorgelagerte Generatoren vor unregelmäßigem Lastverhalten.
Die Geräte verfügen über eine fortschrittliche Topologie mit zwei dreiphasigen Wechselstrom-Netzeingängen, einem Gleichstrom-Batterieeingang und einem dreiphasigen Ausgang. Alle diese Signale mussten gleichzeitig überwacht werden. Die Teams mussten Langzeit-Temperaturdaten und hochauflösende Messungen erfassen, um Wellenformverzerrungen, Rauschen und den Klirrfaktor (THD) bei schnellen Schaltvorgängen zu analysieren. Wirk-, Blind- und Scheinleistung mussten ebenfalls charakterisiert werden, um die Stromqualität unter Belastung vollständig zu verstehen. Angesichts der hohen Kanalanzahl, der Ströme bis zu 5000 A, die strenge Sicherheitsvorkehrungen erfordern, sowie der Notwendigkeit eines 24/7-Betriebs, der Erfassung intermittierender Anomalien und der Langzeit-Temperaturaufzeichnung war die Messtechnik eine erhebliche Herausforderung. Vertiv implementierte ein vollständig integriertes Messsystem von Yokogawa, basierend auf dem Präzisions-Leistungsanalysator WT5000, dem ScopeCorder DL950, dem Datenerfassungssystem GM10 und der Softwareplattform IS8000. Der Leistungsanalysator WT5000 liefert die Grundlage für die Leistungsanalyse. Mit einer Genauigkeit von 0,03 % und Kompatibilität mit bis zu sieben Eingangsmodulen ermöglicht er den Ingenieuren von Vertiv die gleichzeitige Messung von Wechsel- und Gleichstrom. Das Gerät bietet eine Oberwellenanalyse bis zur 500. Ordnung, die für die Beurteilung der Netzqualität und die Validierung der Effizienz auch unter dynamischen Lastbedingungen unerlässlich ist.
Der ScopeCorder DL950 erfasst das transiente Verhalten von gepulsten Lasten. Ausgestattet mit 16 Kanälen vereint er die Funktionen eines Hochgeschwindigkeitsoszilloskops mit denen eines Langzeit-Datenloggers. Er erfasst präzise Spannungs- und Stromverläufe während schneller Schaltvorgänge und ermöglicht so die Identifizierung hochfrequenter Störungen sowie die Überprüfung der dynamischen Reaktionszeit des Systems, ohne dabei wichtige Informationen zu verlieren. Die Software IS8000 von Yokogawa verbindet und synchronisiert diese Systeme mithilfe des IEEE 1588 Precision Time Protocol (PTP). Diese Plattform integriert Daten von WT5000, DL950 und GM10, das die thermischen Messpunkte des Systems überwacht. Diese Konfiguration erzeugt einen einzigen, zeitlich synchronisierten Datensatz, anhand dessen thermische Belastung, Energieeffizienz und Signalverzerrungen gemeinsam analysiert werden können.
Luigi Balma vom Forschungs- und Entwicklungsteam von Vertiv erklärte: „Das Yokogawa-Ökosystem ist für uns die optimale Lösung, da es uns ermöglicht, zahlreiche Variablen – Spannung, Strom, Wechsel- und Gleichstrom – gleichzeitig und zeitkohärent auf einem einzigen Bildschirm darzustellen.“ Die integrierte Lösung ermöglicht nicht nur die direkte Validierung der patentierten Eingangsleistungsglättungstechnologie, sondern hat auch den Arbeitsablauf im Labor in Bologna grundlegend verändert. Die Visualisierung von thermischen, elektrischen und Wellenformdaten auf einer einzigen IS8000-Schnittstelle hat die Komplexität der Tests und die Debugging-Zeiten deutlich reduziert. Dank der hochpräzisen Validierung von Yokogawa entwickelt Vertiv weiterhin Rechenzentrumstechnologien der nächsten Generation.
