Analyse des Wechselrichterbetriebs: Von der Grundstruktur bis zum Funktionsprinzip

Die Kernfunktion desFrequenzumrichter(VFD) dient der reibungslosen Steuerung der Drehzahl und des Drehmoments des Wechselstrommotors durch Änderung der Frequenz und Amplitude der Arbeitsstromversorgung des Motors.

一,Grundstruktur des Wechselrichters

Der Wechselrichter besteht im Wesentlichen aus drei Teilen: Gleichrichtereinheit, Filterschaltung und Wechselrichtereinheit. Moderne Wechselrichter enthalten auch einen Steuerkern (CPU).

1. Gleichrichtereinheit

Funktion: Vollwellengleichrichter, der drei-Phasen- oder Einphasen--Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt.
Kernkomponente: Diodenbrückengleichrichter. Diese Brückenschaltung besteht aus mehreren Leistungsdioden und nutzt die unidirektionale Leitfähigkeit von Dioden, um eine Gleichrichtung zu erreichen.

2. DC-Bus

Funktion: Trägt gleichgerichteten Gleichstrom und dient als „gemeinsamer Gleichstrombus“, der die Gleichrichter- und Wechselrichtereinheiten verbindet.

Merkmale: Die positiven und negativen Sammelschienen werden normalerweise mit „P+“ und „N-“ bezeichnet.

3. Filterkreislauf

Funktion: Glättet und filtert gleichgerichtete pulsierende Gleichspannung und erzeugt so eine stabile Gleichspannung.
Kernkomponente: Elektrolytkondensatoren mit großer-Kapazität. Diese wirken wie Reservoire, absorbieren pulsierende Komponenten und speichern Energie, um die DC-Busspannung zu stabilisieren.

4. Wechselrichtereinheit

Funktion: Dies ist der Kernaktuator des Wechselrichters. Es wandelt Gleichstrom in dreiphasigen Wechselstrom mit einstellbarer Frequenz und Spannung um, um den Motor anzutreiben.
Kernkomponente: IGBT. Hierbei handelt es sich um ein vollständig gesteuertes leistungselektronisches Gerät, das als schneller „Schalter“ fungiert und gleichzeitig hohen Spannungen und Strömen standhält. Durch die Steuerung des regelmäßigen Ein- und Ausschaltens der sechs IGBTs wird dreiphasiger Wechselstrom synthetisiert.

5. Steuerkreis

Funktion: Das „Gehirn“ des Wechselrichters. Es empfängt verschiedene Befehle und Rückmeldungssignale und generiert nach deren Verarbeitung durch den internen Mikroprozessor die entsprechenden PWM-Steuersignale, um die IGBTs präzise ein- und auszuschalten.

Enthält: CPU, Antriebsschaltungen, Erkennungsschaltungen, Kommunikationsschnittstellen usw.

2,Wie es funktioniert

1. Kernprozess: AC-DC-AC-Umwandlung

Der grundlegende Arbeitsprozess einesFrequenzumrichterbesteht darin, zunächst Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln und dann Gleichstrom in variablen Wechselstrom umzuwandeln. Dieser Vorgang wird als „AC-DC-AC“-Umwandlung bezeichnet.

2. Schlüsseltechnologie: PWM (Pulsweitenmodulation)

Die Wechselrichtereinheit (IGBT) nutzt die PWM-Technologie, um Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln. Es erzeugt nicht wirklich eine perfekte Sinuswelle, sondern „simuliert“ den Effekt einer Sinuswelle durch schnelles Schalten.

Wie funktioniert PWM?