Monitoring
Power
Quality
Power
Conversion
Power
Applications
ENSCHAP P RA K T I J K E N W E T
2014
2 4 J U N I 2 0 1 4 C H O O L H A A G S E H O G E S D E L F T
ens Vermog a c i n o r t k e l e
2014
ens Vermog elektronica
geschool Delft o H e s g a a H – 4 1 24 juni 20
Het Vermogenselektronica Event vindt plaats op dinsdag 24 juni 2014 bij de Haagse Hogeschool Delft. Het doel van dit seminar is de diversiteit van toepassingen, innovaties en kennis te tonen op het gebied van Vermogenselektronica. Het programma is samengesteld in overleg met de capaciteitsgroepen DC Storage en Electromechanics and Power Electronics (EPE) van de TU Delft. Op deze manier is een kwalitatief sterk programma neergezet waarbij zowel de praktijk als de wetenschap aan bod komen. De breedte van de markt, namelijk toepassers, ontwikkelaars, toeleveranciers en kennisinstituten komt bijeen op het Vermogenselektronica Event 2014. Met vakgenoten kunnen visies, ervaringen en kennis worden uitgewisseld. Het congresprogramma met 27 lezingen en de kennismarkt maken dit event tot een dag waar u zeker bij moet zijn.
Een bezoek is cruciaal voor: - Development engineers - Systeemarchitecten - Hardware engineers - Technisch en R&D management - Test engineers - Project managers - General managers - Inkopers - Hoogleraren - Medewerkers van kennisinstituten - Assistant engineers
Doelindustrieën zijn: - Producenten van machines met aandrijving - Producenten van halffabrikaten - Automotive Industrie - Energieleveranciers - Energiemarkt (windmolens, zonnecollectoren) - Halfgeleiderindustrie - Scheepvaart en marine - Staalindustrie - Testlabs - Tractie (treinen, trams, metro’s) - Transportbedrijven
De diversiteit wordt getoond door drie keynote speakers en drie parallelle sessies met specifieke, technologische presentaties. In de parallelle presentaties wordt u meegenomen in de drie onderwerpen:
Power
Q u a lity
Mo n itor i n g
Power
C o n ve rsio n
Power
A p p lic a tio n s
Het Vermogenselektronica event 2014 biedt de bezoeker de laatste ontwikkelingen op het gebied van Vermogenselektronica en de contacten in Nederland/Benelux om toepassingen en kennis te verbeteren.
ENSCHAP P RA K T I J K E N W E T
Registreert u zich gratis voor een bezoek aan het Vermogenselektronica Event op
www.vermogenselektronicaonline.nl
08.45 – 09.20
Ontvangst
09.20 - 09.40
DC versus AC DC versus AC connection for integration of renewable energy sources and storage (EVs) is addressed in the presentation. Several examples of DC grids and systems with high efficiency will be shown. Development of power electronics technology for DC grids and challenges will be discussed too. TU Delft, Pavol Bauer
09.40 – 10.00
Electrification of Transport: Power Electronics Technology for On-board The electrification of transport is picking up momentum as norms are introduced to reduce CO2 emissions. Electric trains and trams were the first and are now being followed by vehicles for personal transportation. Ships and planes are also becoming more electric to increase the efficiency and reduce emissions. This fast growing application field is strongly driven by the need for light weight converters, high demands for availability and reliability and complex system integration engineering. In the presentation an overview will be given of recent power electronic technology developments and expected future developments and challenges will be discussed. TU Delft, Braham Ferreira
10.00 - 10.15
Pauze
10.15 - 10.40
Een goede kwaliteit van stroom en spanning is van strategisch belang voor bedrijven en instellingen Problemen met de kwaliteit van spanning en stroom kunnen erg nadelig zijn voor de productiviteit, continuïteit en veiligheid. Een ‘sluipmoordenaar’ in de elektrische installatie is harmonische vervuiling. Deze is niet direct zichtbaar maar kan soms zelfs productiestilstand of brand tot gevolg hebben. Wij informeren u over wat harmonische vervuiling is, wat de gevolgen en de oplossingen zijn. Hyteps B.V., Christan van Dorst namens Schaffner
New electrolytic capacitors vs film capacitors designs in DC link applications - Getting rid with old prejudices In inverter applications frequently standard Aluminium Electrolytic Capacitors or standard Film Capacitors are used. However today’s sophisticated developments in the field of power electronics require a new range of capacitors that can be built to customer specifications. New developments provide a new range of so called Fischer-Link capacitor banks (film or electrolytic capacitors) giving the benefits of a compact design, high ripple current load and low inductivity for DC Link applications. FTCAP GmbH, Thomas Ebel on behalf of Elincom Electronics
Toepassingen met Li-Ion batterijen, het Batterij Management Systeem en de rol van vermogenselektronica Li-Ion technologie komt tegenwoordig overal voor en wordt steeds betaalbaarder. PRE deelt in deze presentatie haar ervaringen met Li-Ion technologie in elektrische auto’s, elektrische fietsen, netgekoppelde solar (PV) systemen en mobiele solar laders. Verder wordt de rol van het Batterij Management Systeem toegelicht, alsmede de rol die vermogenselektronica hier kan spelen. Power Research Electronics, Menno Kardolus en Mark Gröninger
10.45 - 11.10
Physical Models and Real Time Simulators for the Conception of Complex Systems De spreker gaat in op de koppeling van simulatiemodellen met hardware experimenten. Het concept van ‘hardware in the loop’ is bekend, waarbij een controller functioneel wordt getest door stimuli komende van een simulator. Het concept van ‘power hardware in the loop’ gaat verder en neemt vermogen actuatoren op in de experimenten. Zo kunnen in labo’s meer realistische experimenten worden uitgevoerd met echte vermogens. Tijdens de presentatie wordt het concept, de toepassingen, de mogelijkheden en uitdagingen aan de hand van enkele cases toegelicht. Triphase NV, Pieter Coppens
Aluminium alloys and innovative manufacturing processes in the industrial production of heat sinks By using special aluminium alloys combined with exclusive production processes it is now possible to manufacture heat sinks with considerably improved dimensional characteristics and properties of thermal dissipation. This supports the general tendency in reducing volume for a given power loss or increasing the power for a given volume. MeccAL srl, Stefano Ricci namens KWX
Using pol modules to manage tight voltage tolerances for high speed, low voltage ICs Today’s high speed digital circuits need low voltages within tight tolerances. Load current steps are aggressive, and PCB layout is critical. Here we will show how voltage tolerances can be managed and modelled, resulting in proof-of-design whilst minimising cost and PCB area, and maximizing reliability. GE Critical Power, Steve Underwood on behalf of BMF System Parts BV
= Engelstalige lezing = lezing verzorgd door TU Delft
P R O G R A M M A
11.15 - 11.45
Pauze
11.45 - 12.10
Overcome your power test challenges Many power systems supply power when it is opportune. They rely on bi-directional and regenerative energy systems and devices for storage. When engineers develop and manufacture these systems, they need the ability to source and sink at kilowatt and greater power levels, make power and energy measurements, which presents a challenge for test engineers. The most common approach is to use separate instruments for sourcing and sinking. However, this approach has shortcomings that can be overcome only by having the sourcing and sinking functions fully integrated in a single instrument or system. Agilent Technologies, Carlo Canziani on behalf of ACAL BFI
Een condensator die warm wordt? Nadat de spreker zijn vingers had gebrand aan de radiale ingangsfiltercondensator van een kleine up-converter was hij gefascineerd. Waarom wordt een aluminium elektrolytische condensator heet (en een “low impedance” type minder)? De presentatie geeft een korte rondleiding langs de warmtehuishouding van deze component, tips hoe je hieraan kunt meten en wat praktische meetresultaten. Hierbij komen o.a. ESR, rimpelstroom, lekstroom en omgevingstemperatuur aan bod. Vishay BCcomponents B.V. , Theo van de Steeg namens Ecomal
Using the flexibility provided by power electronic devices to save energy The higher participation of solar and wind poses new challenges for the power systems. In order to ensure the stability and reliability of the electrical network, distribution system operators are forced to find ways to control bi-directional power flows and identify new methods to provide ancillary services to support the main electricity grid by making use of the flexibility provided by power electronic devices. This presentation presents some state-of-the-art methods that are used for this purpose and introduces the potential for finding new solutions. TU Delft, Laura M. Ramírez-Elizondo
12.15 - 12.40
Challenges of measuring standby power Low power standby measurements are not new, but as standby power levels fall it is increasingly important to avoid common measurement errors and to understand the full impact of IEC62301 Edition 2. This presentation describes how to make compliant standby power measurements and provides an overview of the standard including the reasoning behind the new term MCR (Maximum Current Ratio). Tektronix, Jon Francis on behalf of C.N. Rood
Hoe efficiënter te produceren? ‘Through hole’- componenten integreren in het SMT proces Er verschijnen steeds meer SMD componenten op onze printplaat. Het voordelige, volautomatische SMT proces is dan ook een snelle en economische productiemethode. Het hierin integreren van ‘klassieke’ through hole-componenten ligt daarom voor de hand. Hoe werkt het, wat zijn de voordelen en waar moet ik rekening mee houden om ook grotere componenten (bijv. connectoren en printklemmen) te integreren? Phoenix Contact Nederland, Thijs van den Akker
Ontwikkeling 10kVac - 2,5kW voeding De ontwikkeling van een hoogspanningsvoeding met een wisselspanning van 10kVp, met frequenties tot 100kHz bij een uitgangsvermogen van 2,5kW, kent vele uitdagingen. In deze presentatie laten we de aanpak zien die we bij Nedap Light Controls gevolgd hebben. Nedap ontwikkelt en produceert intelligente vermogenselektronica voor o.a. UV lampen voor Desinfectie en Curing applicaties en is op deze gebieden wereldwijd marktleider. Nedap Light Controls, Tonnie Telgenhof Oude Koehorst
12.45 - 13.45
Lunchpauze
= Engelstalige lezing = lezing verzorgd door TU Delft
P R O G R A M M A
13.45 - 14.10
A review of common measurement errors while debugging nowadays high efficiency DC/DC and AC/DC converters Many parameters contribute to the overall accuracy of your measurements: DC accuracy, poor Common Mode rejection, Voltage Current time delay, vertical AC accuracy. The errors introduced will be reviewed, as well as their impact on the final results using statistical analysis. An overview will be given of the influence of some typical oscilloscope settings, such as digital sampling rate, measurement BW and vertical A/D resolution. Teledyne LeCroy, Tony Minchell namens AR Benelux
Improve the efficiency and reduce the size of power solutions Toshiba develops ultra-small and more efficient MOSFETs. The latest series provides a 30% reduction in Ron with improved efficiency and reduced size. In this presentation the advantages and challenges involved in applying smaller MOSFETs will be discussed using recent business cases. Toshiba, Turadj Aliabadi on behalf of Glyn
Contactless charging of electric vehicles Inductive Power Transfer (IPT) for contactless or on-road charging of Electric Vehicles (EVs) will be surveyed in this presentation. Basic principles and challenges for power electronics and IPT systems using inductively coupled coils to transfer power over a large air gap will be presented. Compensation (resonant) topologies and high operational frequency of power transfer systems allow obtaining maximum efficiency and high power transfer capability. TU Delft, Prasanth Venugopal
14.15 - 14.40
Power measurement based on DSO technology, really? Two basic technology principles of Power Analysers will be explained during this session, the single-shot (DSO) type and the averaging type. We will look into all their features and benefits. How accurate is the power measurement with a single-shot type? What type do you need for low power factor measurements? What type is better for in-rush power measurements? Yokogawa, Michael Rietvelt
Principe en toepassing van een resonant circuit in een DC/DC-omzetter Boordnetten in railvoertuigen moeten zo compact en licht mogelijk zijn. De transformator voor de galvanische scheiding wordt kleiner naarmate de schakelfrequentie toeneemt. Echter, hoge schakelfrequenties veroorzaken meer schakelverliezen in de vermogenshalfgeleiders. Door toevoeging van een resonant circuit worden de schakelverliezen beperkt en kan zelfs volstaan worden met natuurlijke convectie als koeling. Strukton Rail, Wim Platschorre
Voedingssysteem voor hybride magneet van 45 T Een hybride magneet bestaat uit een supergeleidende en een resistieve magneet in elkaar. Er zijn twee voedingen: een van 20 kA - 10 V (aparte topologie) en een van 40 kA - 500 V. De magnetische koppeling tussen beide magneten en het risico van quenchen (resistief worden) geeft diverse afschakelscenario’s voor beide voedingen. De opgeslagen 55 MJ kan soft of fast schakelend gedumpt worden in een R. Imtech Power Conversion, Lou van Lieshout
14.45 - 15.10
Coreless but high accurate current sensing Energy efficiency is often named as a part of the exit from nuclear and fossil-fuel energy. But how can a small Hall sensor support this? A key factor will be the precision of current sensing in high efficient inverters. The presentation will show a new coreless approach, how to do high accurate current sensing. In combination with special compensation methods the performance can even be guaranteed over the whole lifetime. Infineon Technologies AG, Michael Brauer on behalf of Rutronik
System integration of Wide band gap power electronics - opportunities and challenges Wide band gap power semiconductors offer a potential for paradigm shift in power electronics, due to their fast switching, low losses and high operating temperatures. Opportunities for application of GaN and SiC in different applications (lighting, PV, consumer, aerospace etc) and challenges in exploiting the full potential of these devices will be the topic of the talk. TU Delft, Jelena Popovic-Gerber
De noodzaak van lineaire voedingen/amplifiers in bepaalde applicaties Ondanks de vele voordelen van geschakelde voedingen/amplifiers zijn er nog tal van applicaties waar lineaire oplossingen noodzakelijk zijn. Het lineaire concept stelt ons in staat om schone hoogfrequente amplifiers te bouwen die toch ook relatief grote vermogens en hoge spanningen aan kunnen. En dat zonder de hoogfrequente ruis van een geschakelde voeding. De spreker gaat tijdens de lezing in op de noodzaak van moderne lineaire voedingen/amplifiers, ook voor uw applicaties. DANA s.r.l., Nico Mombers namens TTMS
= Engelstalige lezing = lezing verzorgd door TU Delft
P R O G R A M M A
15.15 - 15.45
Pauze
15.45 - 16.10
SiC-based Dual Active Bridge as a module for high efficiency dc-dc converters Renewable energy applications require converters with high flexibility and efficiencies, that are capable of handling high voltage levels while providing galvanic isolation. These features can be accomplished by employing a Dual Active Bridge (DAB) circuit as a basic module of the power electronic converter. Furthermore, efficiency improvement using SiC MOSFET over Si IGBT based DAB leads to converters with higher power density for operating blocking voltages above 600V. TU Delft, Todor Todorcevic
16.15 - 16.45
De invloed van vermogenselektronica in de scheepsbouw Aan de hand van de elektrische installatie van een 20MW zelfvarende snijkopzuiger (Self Propelled Cutter Suction Dredger) worden de specifieke eigenschappen en uitdagingen van het scheepsnet toegelicht. Waar vroeger nog veel werktuigen diesel-direct werden aangedreven heeft dit schip als opwekking 2 dieselmotoren van 10MW, met op iedere motor 2 generatoren, die het scheepsnet genereren van 690V, 50Hz. Het vermogen wordt vooral gebruikt voor het baggerproces, waarbij zoveel mogelijk het maximale vermogen benut wordt om een zo groot mogelijke productie te bereiken. De grootste verbruiker is de baggerpomp met 4200kW (4500A). De verbruikers zijn direct op het scheepsnet aangesloten via vermogensomzetters, wat uitdagingen oplevert met betrekking tot de harmonische vervorming (22%), de grote stromen, de relatief kleine ruimte en alle gevolgen daarvan. IHC Merwede, Pieter Vos
16.45 - 18.00
Netwerkborrel + rondleiding bij de TU Delft Rondleiding Na afloop van het lezingenprogramma bestaat de mogelijkheid om een rondleiding door de laboratoria ‘DC Systems and Storage’ en ‘Electrical Power Processing’ van de TU Delft te volgen. Tijdens deze rondleiding wordt een vijftal demonstraties gegeven. Het aantal plaatsen is beperkt, meld u aan voor de rondleiding bij het registreren voor een bezoek.
Demonstratie 1
Contactless charging system of electric vehicles The stationary charging will be demonstrated on scaled model with concentrated coils and remote controlled car. Experimental breadboard for on-road charging (distributed coils) will be shown too.
Electrolytic capacitors in power electronics As the electrical parameters of electrolytic capacitors are changing, depending on the application and load conditions, the life time of the capacitor must be considered very carefully by the engineer. The speaker will give an impression of the technology of the capacitors in order to choose the right suppliers, introduce possibilities of calculating the life time of the capacitors of Jianghai and inform about some tips and tricks for a successful layout. Jianghai Europe Electronic Components GmbH, Ole Björn on behalf of Heynen BV
Demonstratie 2
Modular DC/DC converter with 98,5% efficiency for renewable energy sources This project deals with the design, control and efficiency optimization of a high voltage bi-directional modular multilevel DC/DC power converter.
Demonstratie 3
DC grid with OPAL RT control A real-time digital simulator (OPAL-RT) fed with real measurements closes the power-hardware-in-the-loop control demonstration and is used to emulate the behaviour of the Dutch offshore wind farm Egmond aan Zee connected to the multi-terminal dc network.
Elektrische auto’s snel laden vanuit het DC net DC-netten zijn de belofte voor een zuiniger omgang met elektrische energie. Kostenbesparing in de aanleg, minder verliezen en minder complexe systemen zouden deze belofte moeten waarmaken. Maar is het allemaal wel zo eenvoudig? Hoe zit het met stabiliteit, veiligheid i.v.m. afschakelen, reliability van halfgeleiders, lokale opslag, vehicle to grid? En hoe werkt dat snel laden van batterijen? Dat DC-netten, ondanks praktische problemen, veel te bieden hebben, laat deze presentatie zien. Simulation Research Caspoc, Peter van Duijsen
Demonstratie 4
System integration of Wide band gap power electronics opportunities and challenges This demonstration illustrates the research activities on system integration of SiC and GaN devices. The demonstrators show the potential of Wide bandgap devices for achieving higher efficiencies, higher switching frequencies and higher power densities.
Demonstratie 5
High-speed drive system for aerospace applications The development of high speed permanent magnet machines with power electronics for application in aerospace. The demonstration will feature a fault tolerant high speed machine (40krpm) with spatially integrated power electronics.
= Engelstalige lezing
Inschrijven:
www.vermogenselektronicaonline.nl
= lezing verzorgd door TU Delft
P R O G R A M M A
Deelnemers
CASPOC
Simulation Research www.acalbfi.nl
www.arbenelux.com
www.avnet-abacus.eu
www.bmf-systemparts.com
www.caspoc.com
www.cnrood.nl
www.dewetron.nl
www.ecomal.com
www.elincom.nl
www.glyn.com
www.heynen.nl
www.hprtechniek.com
www.imtechindustryinternational.nl
www.isemagnetics.com
www.kwx.nl
www.nedap-lightcontrols.com
www.nijkerk-ne.com
www.phoenixcontact.nl
www.pr-electronics.nl
www.rutronik.com
www.struktonrail.nl
www.triphase.com
www.ttms.nl
www.wijdeven.com www.wijdeven.nl
tmi.yokogawa.com www.wijdeven.nl
kers Plenaire spre
www.tudelft.nl
Organisatie
www.ihcmerwede.com
partners www.fhi.nl/ie
www.engineersonline.nl
www.etotaal.nl
www.tudelft.nl
