Anbieter von Energierückkopplungseinheiten weisen darauf hin, dass die Drehzahlregelung mit dem Fortschritt des Industriezeitalters zu einem wichtigen Entwicklungsfeld moderner Energieübertragungstechnik geworden ist. Als Kernstück des Drehzahlregelungssystems wird die Leistungsfähigkeit des Frequenzumrichters zunehmend zum bestimmenden Faktor für die Drehzahlregelungsgenauigkeit. Neben den herstellungsbedingten Eigenschaften des Frequenzumrichters selbst ist auch die gewählte Regelungsmethode von großer Bedeutung.
Klassifizierung von Frequenzumrichtern
1. Klassifizierung nach der Art der Gleichstromversorgung:
a. Stromquellen-Frequenzumrichter. Charakteristisch für Stromquellen-Frequenzumrichter ist die Verwendung einer großen Induktivität als Energiespeicher im Zwischenkreis, um Blindleistung zu puffern, d. h. Stromschwankungen zu unterdrücken und die Spannung einer Sinuswelle anzunähern. Aufgrund des hohen Innenwiderstands dieses Zwischenkreises wird er auch als Stromquellen-Frequenzumrichter (Stromtyp) bezeichnet. Der Vorteil von Stromquellen-Frequenzumrichtern liegt in ihrer Fähigkeit, häufige und schnelle Laststromänderungen zu kompensieren. Sie werden häufig in Situationen eingesetzt, in denen der Laststrom stark schwankt.
b. Spannungsbasierter Frequenzumrichter. Charakteristisch für einen spannungsbasierten Frequenzumrichter ist der große Kondensator im Zwischenkreis, der die Blindleistung der Last puffert. Die Gleichspannung ist relativ stabil, und der Innenwiderstand der Gleichstromversorgung ist gering, sodass er einer Spannungsquelle entspricht. Daher wird er als spannungsbasierter Frequenzumrichter bezeichnet und kommt häufig bei stark schwankenden Lastspannungen zum Einsatz.
2. Klassifizierung nach der Betriebsart des Hauptstromkreises:
a. Spannungsbasierter Frequenzumrichter. Bei einem spannungsbasierten Frequenzumrichter erzeugt die Gleichrichter- oder Zerhackerschaltung die vom Wechselrichter benötigte Gleichspannung und gibt diese nach Glättung über den Kondensator des Zwischenkreises aus. Die Gleichrichter- und der Zwischenkreis dienen als Gleichspannungsquellen. Die von der Spannungsquelle ausgegebene Gleichspannung wird im Wechselrichter in eine Wechselspannung mit der erforderlichen Frequenz umgewandelt.
b. Stromfrequenzumrichter. Bei einem Stromfrequenzumrichter liefert die Gleichrichterschaltung Gleichstrom und glättet diesen über die Reaktanz des Zwischenkreises, bevor er ausgegeben wird. Die Gleichrichterschaltung und der Gleichstrom-Zwischenkreis fungieren als Stromquellen. Der von der Stromquelle erzeugte Gleichstrom wird im Wechselrichter in Wechselstrom mit der erforderlichen Frequenz umgewandelt und den einzelnen Ausgangsphasen zur Versorgung des Motors als Wechselstrom zugeführt.
3. Klassifizierung nach Schaltkraft:
a. PAM-Steuerung. Die PAM-Steuerung, kurz für Pulsamplitudenmodulationssteuerung, ist eine Steuerungsmethode, die die Amplitude der Ausgangsspannung (des Ausgangsstroms) im Gleichrichterkreis und die Ausgangsfrequenz im Wechselrichterkreis steuert;
b. PWM-Steuerung. Die PWM-Steuerung, kurz für Pulsweitenmodulation, ist eine Steuerungsmethode, die gleichzeitig die Amplitude und Frequenz der Ausgangsspannung (des Ausgangsstroms) im Wechselrichterkreis steuert;
c. PWM-Steuerung mit hoher Trägerfrequenz. Dieses Steuerungsverfahren stellt prinzipiell eine Verbesserung der PWM-Steuerung dar und dient der Reduzierung des Betriebsgeräuschs des Motors. Dabei wird die Trägerfrequenz auf einen für das menschliche Ohr hörbaren Bereich (10–20 kHz) oder höher erhöht, wodurch das Motorgeräusch reduziert wird.
4. Klassifizierung nach den Transformationsstadien:
a. Man kann sie in AC-AC-Frequenzumrichter unterteilen. Direkte Umwandlung von Netzfrequenz-Wechselstrom in Wechselstrom mit einstellbarer Frequenz und Spannung, auch bekannt als Direktfrequenzumrichter;
b. AC-DC-AC-Frequenzumrichter. Dieser weit verbreitete Universal-Frequenzumrichter wandelt zunächst die Wechselstromfrequenz mittels eines Gleichrichters in Gleichstrom um und anschließend den Gleichstrom in Wechselstrom mit einstellbarer Frequenz und Spannung. Er wird auch als indirekter Frequenzumrichter bezeichnet.