Der Frequenzumrichter, auch bekannt als Frequenzumrichter, Wechselstromantrieb, Frequenzumrichter mit variabler Spannung oder variabler Frequenz, ist ein leistungselektronisches Austauschgerät, das die Wechselstromleistung mit fester Nennleistung aus dem Netz in Leistung mit variabler Spannung und Frequenz umwandelt, die für die Drehzahlregelung von Wechselstrommotoren geeignet ist.
Funktionsprinzip
Der Hauptstromkreis eines Frequenzumrichters besteht typischerweise aus drei Hauptteilen: Gleichrichtung, Filterung und Umkehrung, wodurch eine Wechselstrom-Gleichstrom-Wechselstrom-Leistungsumwandlung realisiert wird.
Gleichrichtungsprozess (AC-DC)
Der Eingangswechselstrom wird durch eine Diodengleichrichterbrücke in pulsierenden Gleichstrom gleichgerichtet.
DC-Filterprozess
Der Gleichstrom gelangt in den Gleichstromzwischenkreis und wird durch Kondensatoren und Glättungsinduktivitäten gefiltert, um eine relativ stabile Gleichspannung zu erhalten. Dieser Schritt speichert auch etwas Energie, um Laständerungen während des Motorbetriebs zu bewältigen.
Inversionsprozess (DC-AC)
Der stabile Gleichstrom wird von IGBTs unter der Steuerung eines Mikroprozessors in Wechselstrom umgewandelt.
Motorsteuerungsmethoden
Bei der Drehzahlregelung eines Motors müssen die erforderlichen Maßnahmen ergriffen werden, um sicherzustellen, dass die Drehzahl und das Drehmoment des Motors den Anforderungen der Ausrüstung entsprechen.
V/F-Steuerung
Steuert direkt die Ausgangsspannung und -frequenz; Die Leistung ist nicht hoch, aber sie ist unempfindlich gegenüber Motorparametern und eignet sich für Geschwindigkeitsregelungsanwendungen, bei denen keine hohe Präzision erforderlich ist.
Vektorsteuerung (VC)
Entkoppelt den Strom in Erregerstrom und Drehmomentstrom und ermöglicht so eine genauere Steuerung der Motorleistung und eine bessere Anpassung an unterschiedliche Lastbedingungen, geeignet für High-End-Anwendungen. Der Nachteil ist die Empfindlichkeit gegenüber Motorparametern; In praktischen Anwendungen kann es aus verschiedenen Gründen schwierig sein, die Rotorflusskopplung zu beobachten, was zu erheblichen Unterschieden zwischen tatsächlichen und theoretischen Ergebnissen führt.
Direkte Drehmomentregelung (DTC)
Steuert direkt den Statorstrom und vereinfacht so mathematische Berechnungen. Es reagiert vergleichsweise weniger empfindlich auf Motorparameter und Vektorsteuerung, kann jedoch Drehmoment- und Flussverknüpfungspulsationen erzeugen.
V/F-Steuerung, Vektorsteuerung und DTC haben jeweils ihre Vor- und Nachteile. In praktischen Anwendungen sollte die geeignete Steuerungsmethode auf der Grundlage von Faktoren wie Motoreigenschaften, erforderlicher Leistung und Lastbedingungen ausgewählt werden.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Frequenzumrichter eine reibungslose und effiziente Drehzahlregelung von Wechselstrommotoren durch drei Hauptstufen erreicht: Gleichrichtung, Filterung und Umkehrung unter Verwendung der VF- und VD-Steuerung. Das Verständnis der Prinzipien des Frequenzumrichters und der Motorsteuerungsmethoden ist entscheidend für die genaue Auswahl und Anpassung verschiedener Lasten und die volle Nutzung der Geräteleistung.