De frequentieomvormer, ook bekend als aandrijving met variabele snelheid, AC-aandrijving, variabele spanning, variabele frequentie of frequentieregelaar, is een vermogenselektronisch uitwisselingsapparaat dat het vaste nominale wisselstroomvermogen van het elektriciteitsnet omzet in variabele spanning en frequentievermogen dat geschikt is voor AC-motorsnelheidsregeling.
Werkingsprincipe
Het hoofdcircuit van een frequentieomvormer bestaat doorgaans uit drie hoofdonderdelen: gelijkrichting, filtering en inversie, waardoor AC-DC-AC-stroomconversie wordt gerealiseerd.
Rectificatieproces (AC-DC)
Het ingangswisselstroomvermogen wordt door een diodegelijkrichterbrug omgezet in pulserend gelijkstroomvermogen.
DC-filterproces
Het gelijkstroomvermogen komt het gelijkstroomtussencircuit binnen en wordt gefilterd door condensatoren en afvlakinductoren om een relatief stabiele gelijkspanning te verkrijgen. Deze stap slaat ook wat energie op om te kunnen omgaan met belastingsveranderingen tijdens de werking van de motor.
Inversieproces (DC-AC)
Het stabiele gelijkstroomvermogen wordt door IGBT's onder besturing van een microprocessor omgezet in wisselstroom.
Motorcontrolemethoden
Bij het bereiken van snelheidsregeling van een motor moeten de nodige maatregelen worden genomen om ervoor te zorgen dat het motortoerental en koppel voldoen aan de eisen van de apparatuur.
V/F-besturing
Regelt direct de uitgangsspanning en frequentie; De prestaties zijn niet hoog, maar zijn ongevoelig voor motorparameters en geschikt voor toepassingen met snelheidsregeling waarbij hoge precisie niet vereist is.
Vectorcontrole (VC)
Ontkoppelt de stroom in bekrachtigingsstroom en koppelstroom, waardoor een nauwkeurigere regeling van het motorvermogen en een betere aanpassing aan verschillende belastingsomstandigheden mogelijk is, geschikt voor hoogwaardige toepassingen. Het nadeel is de gevoeligheid voor motorparameters; in praktische toepassingen kan de rotorfluxkoppeling om verschillende redenen moeilijk waar te nemen zijn, wat leidt tot een aanzienlijk verschil tussen werkelijke en theoretische resultaten.
Directe koppelregeling (DTC)
Regelt rechtstreeks de statorstroom, waardoor wiskundige berekeningen worden vereenvoudigd. Het is relatief minder gevoelig voor motorparameters en vectorregeling, maar kan koppel- en fluxkoppelingspulsaties produceren.
V/F-besturing, vectorbesturing en DTC hebben elk hun voor- en nadelen. In praktische toepassingen moet de juiste regelmethode worden geselecteerd op basis van factoren zoals motorkarakteristieken, vereist vermogen en belastingsomstandigheden.
Concluderend bereikt de frequentieomvormer een soepele en efficiënte snelheidsregeling van AC-motoren via drie hoofdfasen: gelijkrichting, filtering en inversie, waarbij gebruik wordt gemaakt van VF-regeling en VD-regeling. Het begrijpen van de principes van de frequentieregelaar en de motorbesturingsmethoden is van cruciaal belang voor het nauwkeurig selecteren en matchen van verschillende belastingen, en het volledig benutten van de prestaties van de apparatuur.