Frequenzumrichter

Ein Frequenzumrichter (FU), auch Umrichter oder Variable Frequency Drive (VFD) genannt, ist ein leistungselektronisches Gerät zur stufenlosen Drehzahlregelung von Elektromotoren – vorwiegend Asynchronmotoren – durch Variation von Ausgangsfrequenz und -spannung. Der Aufbau folgt dem Gleichspannungszwischenkreisprinzip: Ein Gleichrichter wandelt die Netzwechselspannung in eine Gleichspannung um, ein Zwischenkreiskondensator glättet diese, und ein IGBT-basierter Wechselrichter erzeugt mittels Pulsweitenmodulation (PWM) eine quasi-sinusförmige Ausgangsspannung variabler Frequenz und Amplitude. Einfache FU-Varianten arbeiten mit U/f-Kennliniensteuerung, höherwertige Geräte nutzen vektororientierte oder direkte Drehmomentregelung (DTC). Frequenzumrichter ermöglichen energieeffizientes Betreiben von Pumpen, Lüftern und Kompressoren, da die aufgenommene Leistung gemäß den Affinitätsgesetzen näherungsweise mit der dritten Potenz der Drehzahl sinkt. Weitere Einsatzgebiete umfassen Fördertechnik, Mischaggregate und allgemeine Prozessantriebe. Schutzfunktionen wie Überstrom-, Übertemperatur- und Erdschlussüberwachung sind standardmäßig integriert. Moderne Geräte bieten Feldbusschnittstellen sowie integrierte Sicherheitsfunktionen nach IEC 61800-5-2 (antriebsspezifische Funktionssicherheitsnorm), beispielsweise Safe Torque Off (STO); die übergeordneten Maschinensicherheitsnormen EN ISO 13849 und IEC 62061 bilden dabei den systemseitigen Rahmen.