Funktion eines Frequenzumrichters

Frequenzumrichter sind elektronische Geräte auf der Basis von Halbleitereistungsschaltern. Sie wandeln eine gegebene Wechselspannung (z.b. Netzspannung) in eine andere mit variabler Frequenz und Amplitude um. Zuerst wird die Eingangsspannung mittels Leistungsdioden gleichgerichtet. Die so erhaltene Gleichspannung wird über Filter, welche Reste der Originalwechselspannung ausfiltern, einem Kondensator als Zwischenspeicher zugeführt. Ein elektronischer Leistungsschalter wandelt diese Gleichspannung in eine neue Wechselspannung um. Die Frequenz dieser kann je nach Anwendungsfall konstant oder variabel sein. Weiter kann die Leistungsabgabe durch eine Beeinflussung der Impulsdauer verändert werden, man nennt das die Pulsweitenmodulation.  Ein Problem bei dieser Art von Frequenzumrichtern tritt durch die kurzen Umschaltzeiten des Leistungsschalters, die notwendig sind, um die Verlustleistung zu minimieren, auf. Es entstehen dadurch hohe Umladeströme, die die Lebensdauer des Gerätes negativ beeinflussen. Durch den Einsatz von mehradrigen, abgeschirmten Leitungen lässt sich das vermeiden.

Ein weiteres Problem sind sogenannten Netzrückwirkungen, die dadurch auftreten, dass das niederohmige Netz mit hohen Impulsströmen belastet wird. Durch das Vorschalten von Netzdrosseln (große Induktivität) lässt sich das abmildern oder man schaltet eine Leistungsfaktorkorrekturstufe davor. Bei einer anderen Art von Umrichter entfällt der Zwischenkreis mit Gleichspannung und Kondensator. Man nennt diese Direkt- oder Matrixumrichter. Dabei wird über Halbleiterleistungsschalter jede Phase des Netzes mit jeder Phase der Last verbunden. Diese Art von Umrichter arbeitet im Vierquadrantenbetrieb und ist somit Rückspeisefähig. Frequenzumrichter werden zum Betrieb von Asynchronmotoren benötigt, wenn variable Drehzahlen und Vor/Rücklauf gefordert sind. Weiterhin werden sie zur Koppelung von Netzen mit unterschiedlicher Spannung und Frequenz gebraucht.