Der Lieferant des Energierückkopplungsgeräts für den Frequenzumrichter erinnert daran, dass der Frequenzumrichter 1967 erfolgreich entwickelt und in Betrieb genommen wurde. Nach über 40 Jahren Entwicklung hat sich die Drehzahlregelung von Wechselstrommotoren mittels variabler Frequenz zu einem wichtigen Mittel entwickelt, um Energie zu sparen, Produktionsprozesse zu optimieren, die Produktqualität zu steigern und die Betriebsbedingungen zu verbessern. Frequenzumrichter sind aufgrund ihres hohen Wirkungsgrads, ihres hohen Leistungsfaktors sowie ihrer hervorragenden Drehzahlregelung und Bremsleistung bei Anwendern sehr beliebt. Sie erfüllen in vielen Bereichen drei wichtige Funktionen:
(1) Sanftanlauffunktion. Beim Hartanlauf eines Motors ist der Anlaufstrom oft 3- bis 5-mal so hoch wie sein Nennstrom. Dieser plötzliche Stromanstieg erschwert nicht nur die Motorkonstruktion und -fertigung, sondern belastet auch die Kapazität des Stromnetzes sowie der Übertragungs- und Verteilungsanlagen erheblich und kann Schäden an Bauteilen wie Leitblechen und Ventilen verursachen. Ein Frequenzumrichter ändert Frequenz und Amplitude der Wechselstromversorgung des Motors und damit die Periodendauer seines beweglichen Magnetfelds. Dies ermöglicht eine sanfte Drehzahlregelung. Der Anlaufstrom des Motors beginnt somit bei Null und steigt allmählich an, wobei der Maximalwert den Nennstrom nicht überschreitet. Dadurch werden die Belastung des Stromnetzes und die Anforderungen an die Versorgungskapazität reduziert und die Lebensdauer der Anlage verlängert.
(2) Optimierung des Motorbetriebs. In Systemen wie Ventilatoren und zentralen Klimaanlagen erfolgt die Wasserversorgung traditionell über Anlagen wie Wassertürme, Hochbehälter und Druckbehälter. Der Wasserdruck am Auslass wird häufig durch Faktoren wie die Höhe und das Speichervolumen des Wasserbehälters beeinflusst und ist daher oft schwankend. Ein konstanter Druck ist schwer zu erreichen. Zudem beruht die herkömmliche Drehzahlregelung von Geräten wie Ventilatoren und Pumpen auf der Anpassung der Öffnung von Ein- und Auslassklappen und Ventilen, um die Luft- und Wasserzufuhr zu regulieren. Bei zu hoher Eingangsleistung wird viel Energie durch das Blockieren der Klappen und Ventile verbraucht, was zu Verschwendung führt. Dies ist vergleichbar mit dem Transport von Ziegeln in Hochhäuser, die den Bedarf bei Weitem übersteigen, ohne den Arbeitsaufwand genau zu berechnen – was zu einem Verlust an Arbeitskraft und Arbeitszeit führt. Heutzutage kombinieren Ingenieure Frequenzumrichter, PID-Regler, Mikrocontroller, SPS usw. zu einem Steuerungssystem, das den Förderstrom von Wasserpumpen regelt und unnötige Arbeitsstunden reduziert. Man muss lediglich den Ausgangsdruck der Hauptleitung der Pumpstation einstellen, den Sollwert mit dem Istwert vergleichen, und nach der Berechnung der Differenz gibt das System Steuerbefehle aus, um Anzahl und Drehzahl der Wasserpumpenmotoren zu regeln und so einen konstanten Druck in der Hauptleitung zu gewährleisten. Im Vergleich zu Regelventilen reduziert dieses System den Leitungswiderstand, senkt die Abfangverluste erheblich und erfordert keine häufigen manuellen Eingriffe, was den Arbeitsaufwand reduziert. Auch in zentralen Klimaanlagen, Ventilatoren und anderen Systemen bewähren sich Frequenzumrichter. Das China Inverter Network weist darauf hin, dass zentrale Klimaanlagen auf Basis der maximal benötigten Kühl- (Heiz-)leistung plus 10–20 % ausgelegt sind und daher einen hohen Stromverbrauch, aber großes Energiesparpotenzial aufweisen. Durch den Einsatz eines Frequenzumrichters zur Steuerung von Drehzahl und Energieeffizienz der Kältemittelverdichter, Kältemittelpumpen, Kühlpumpen, Kühlturmventilatoren, Rückluftgeräte usw. in zentralen Klimaanlagen lassen sich Überdruck und Überfluss vermeiden, der normale und effiziente Betrieb des Systems sicherstellen und 20–50 % Strom einsparen. Beispielsweise mussten die Bauarbeiter beim Bau des Shanghai-Yangtse-Tunnels für eine gute Belüftung im etwa 8,9 Kilometer langen Tunnel mit einem Innendurchmesser von 13,7 Metern sorgen. Zu diesem Zweck nutzte das Projekt einen Frequenzumrichter, um die Motordrehzahl direkt anhand des Luftvolumens zu steuern. Dadurch konnte das Luftvolumen präzise angepasst, der Stromverbrauch optimiert und eine Energieeinsparung von 20–45 % erzielt werden.
(3) Es verfügt über eine Schutzfunktion für das System. Nach Erkennung von Anomalien im System kann der Frequenzumrichter automatisch Korrekturmaßnahmen ergreifen oder das PWM-Steuersignal des Leistungshalbleiterbauelements blockieren, wodurch der Motor automatisch gestoppt wird. Beispiele hierfür sind der Schutz vor Überstromblockierung, Überstromabschaltung, Überhitzung des Halbleiterlüfters und kurzzeitigem Stromausfall.