AC- und DC-Antriebe (Wechselrichter)

Was ist ein Wechselrichter?

Wechselrichter sind elektronische Geräte, die Gleichstrom- und Spannungssignale in Wechselstrom- und Spannungssignale (DC/AC) umwandeln.

Anwendungen von Wechselrichtern

Wechselrichter finden Anwendung in der Stromversorgung von:

- Elektrischen Antriebsreglern;
- Unterbrechungsfreien Stromversorgungen (USV);
- Statischen Blindleistungsreglern (SVC);
- Aktiven Filtern;
- Flexiblen Energiesystemen (FACTS).

Einteilung von Wechselrichtern

Das Kriterium für die Klassifizierung von Wechselrichtern ist die Anzahl der Phasen des Stroms/der Spannung, was die folgende Unterscheidung ermöglicht:

1. Einphasige Wechselrichter;
2. Dreiphasige Wechselrichter;
3. Mehrphasige Wechselrichter mit beliebiger Anzahl an Phasen (für spezielle Anwendungen).

Ein weiteres Kriterium für die Einteilung ist die Art der Stromversorgung des Wechselrichters:

1. Spannungsquelle – In Spannungswechselrichtern ist die Energiequelle am Eingang des Wechselrichters ein Kondensator. Dies führt dazu, dass die Ausgangsspannung eine Reihe von rechteckigen Impulsen mit einstellbarer Breite ist, während der Ausgangsstrom bei einer RL-Last nahezu sinusförmig verläuft. In diesen Wechselrichtern sind die Hauptkomponenten der Leistungselektronik vollständig steuerbare Elemente. Sie finden in verschiedenen Anwendungen Verwendung.
2. Stromquelle – In Stromwechselrichtern ist die Energiequelle eine Induktivität mit fließendem Strom. Der Ausgangsstrom ist eine Reihe von rechteckigen Impulsen mit einstellbarer Breite, während die Spannung für eine RL-Last variiert. In der Konstruktion von Stromwechselrichtern werden sowohl SCR-Thyristoren als auch vollständig steuerbare Elemente verwendet. Sie werden in mittleren elektrischen Antrieben eingesetzt.

Einteilung von Wechselrichtern nach Steuerungsmethoden

- Skalares Steuern – Wird in variablen Drehmomentantriebssystemen eingesetzt. Das Funktionsprinzip dieser Wechselrichter besteht darin, nur die minimale Energie bereitzustellen, um ein Unterschreiten der eingestellten Ausgangsfrequenz zu vermeiden. Typische Steuerungsmethoden sind: lineare Kennlinie U/f = const, die in Förderbändern oder Hebezeugen verwendet wird, und quadratische Kennlinie U/f² = const, die in der Steuerung von Ventilatoren oder Kreiselpumpen Anwendung findet.
- Vektorsteuerung – Wird in konstanten Drehmomentantriebssystemen eingesetzt. Diese steuern das Drehmoment optimal, sodass es die Anforderungen der Maschine und der Umgebung, in der sie arbeitet, erfüllt. Wechselrichter, die die DTC (Direct Torque Control) verwenden, gehören zu den fortschrittlichsten in Bezug auf die Steuerung von AC-Motoren. Diese Methode ermöglicht die Regelung der Drehzahl und des Drehmoments ohne die Notwendigkeit einer Rückkopplung, wie einem Encoder auf der Motorwelle.

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