Warum Leistungselektronik?

Die Drehzahl von Gleichstrommotoren lässt sich spielend leicht verändern, im einfachsten Fall reicht dafür sogar ein simpler Schiebewiderstand aus: Es ist für eine Änderung der Drehzahl nämlich lediglich notwendig, die angelegte Spannung am Gleichstrommotor zu variieren. Bei Drehstrommotoren ist eine Änderung der Motordrehzahl hingegen schon deutlich schwieriger: Die angelegte Spannung ändert sich ständig, weswegen eine Änderung ihrer Höhe nichts bringt. Dadurch verändert man lediglich das Drehmoment, nicht aber seine Drehzahl. Um die Drehzahl eines Drehstrommotores zu ändern, ist es hingegen notwendig, seine Frequenz zu ändern. Dabei ergibt sich jedoch eine zusätzliche Schwierigkeit, da er aus drei einzelnen Phasen besteht, welche alle in ihrer Frequenz verändert werden müssen.

Der Aufbau von Frequenzumrichtern im Überblick

Um also einen Drehstrommotor im Hinblick auf seine Drehzahl steuern zu können, benötigt man einen Frequenzumrichter. Dessen Aufgabe ist es, einen dreiphasigen Drehstrom zu erzeugen, welcher im Hinblick auf seine Frequenz und Amplitude in einem möglichst breiten Bereich regulierbar sein sollte. Dabei besteht der Frequenzumrichter aus drei wesentlichen Bauteilen: Zunächst wird das ankommende Signal durch einen Gleichrichter gleichgerichtet, da es sich meistens um einen Wechselstrom und nicht um einen Gleichstrom handelt. Der dann erzeugte Gleichstrom wird an die Wechselrichter weitergereicht, welche daraus wieder einen Wechselstrom machen. Die Wechselrichter selbt werden dabei von einer Steuerelektronik angesteuert, welche für die richtige Frequenz und Amplitude des Drehstroms sorgt. Insgesamt besteht ein Frequenzumrichter aus drei Wechselrichtern, für jede Phase einen. Es kommen dabei Hochleistungs-Halbleiterelemente zum Einsatz und im Gleichrichter Hochleistungsdioden, weswegen Frequenzumrichter sehr teuer sind.