Vektorregelung Frequenzumrichter

Ganz generell einmal ist ein Frequenzumrichter ein Gerät, das aus Wechselstrom Spannung st8100_mit_aufkleberschafft, die sich in Amplitude und Frequenz verändert. Dies geschah früher mit Umrichtern (rotierende Maschinen, die unterschiedliche Spannungen wandeln). Mit dieser veränderten Spannung kann dann z.B. ein Drehstrommotor betrieben werden, dessen Anlauf- und Drehzahlverhalten verbessert oder erweitert wird.

Der elektronische Frequenzumformer speist einen Zwischenkreis durch einen Gleichrichter. Aus diesem Zwischenkreis wird dann wiederum ein Wechselstromrichter versorgt. Frequenz-Umrichter sorgen dafür, dass ohne das Sinken des Drehmoments ein stufenloser Drehzahlbereich zwischen Null und der Nenndrehzahl erreicht wird. Diese Eigenschaft macht Frequenzumrichter zu Geräten, die vielfach in der Industrie Anwendung finden. Ihre Anwendungsbereiche finden sich bei Pumpen- und Lüfteranlagen, Hebe- und Fortbewegungsanwendungen, Servoantrieben.

Vektorregelung

Gerade beim Betrieb von Elektromotoren ist eine detaillierte Planung und Ausarbeitung der Vektorregelung notwendig, um eine gleichmäßige Antriebsqualität selbst bei wechselnden Lasten zu garantieren. Die Netzspannung für Frequenzumformer liegt zwischen 380V und 415 V bei einem Leistungsbereich zwischen 0,75 und 160 kW (je nach Hersteller). Die U/f Kennlinie ist geberlos, sowie frei programmierbar. Das heißt, Spannung und Frequenz stehen in einem proportional konstanten Verhältnis zueinander. Der sonst einsetzende Schlupf wird automatisch kompensiert. Das schont den Motor und verhindert Überlastungen. Durch den Open Loop Boost Modus wird nahe Null automatisch für eine Spannungsanhebung gesorgt und so ein 180% Drehmoment erreicht.

Bremschopper

Der eingebaute automatische Bremschopper wandelt elektrische Energie in thermische um. Der Bremschopper ist ein Widerstand, der mittels eines elektrischen Schalters zugeschaltet wird. Diese Technik eignet sich aber vor allem aus ökologischen Gründen nur bei einfacheren Geräten. Bei größeren Anlagen wird heute eher mit rückspeisefähigen Umformern gearbeitet, die die Möglichkeit haben, wie ein Generator zu wirken und vor allem bei großen Maschinen wie Lokomotiven, Zentrifugen, Wind- und Wasserkraftwerken zum Einsatz zu kommen. Neuerdings wird dieser rückspeisefähige Umrichter bei Hybrid PKWs hauptsächlich zur Gewinnung von Bremsenergie eingesetzt.

Frequenzumwandler mit Sperrfrequenz

Mit der Einrichtung von Sperrfrequenzen wird die Vibration von Elektroantrieben vermieden. Da Frequenzumwandler aber mit steilen Schaltflanken arbeiten, muss man, um keine Energie zu verlieren und die Wirkung beizubehalten, den Stromlauf und die Anschlüsse beachten, damit es nicht zu sogenannten galvanischen Kopplungen kommt. Das heißt, der Frequenzumwandler muss im Hinblick auf seine EMV Leistung (elektromagnetische Verträglichkeit) bestehen können, was wiederum nur durch eine spezielle Filterung möglich ist, indem der Filter dem Störstrom auf kurzem Weg einen Zwischenkreis bietet, der nahe der Störstelle liegt (den IGBTs, isolated-gate-bipolar Transistoren, Halbleiterbauelementen). Filter dürfen aber die Schaltflanken nicht verschleifen, sonst käme es zur Überhitzung der IGBTs.

 

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