Spezialanbieter von Frequenzumrichtern weisen darauf hin, dass sich mit der zunehmenden Verbreitung von Frequenzumrichtern auch deren Leistungsfähigkeit und Technologie rasant weiterentwickeln, was sich vor allem in folgenden Aspekten widerspiegelt:
(l) Modularisierung. Die Modularisierung neuer Frequenzumrichter hat große Fortschritte gemacht. Das integrierte Leistungsmodul (ISPM) für universelle Frequenzumrichter integriert Gleichrichterschaltungen, Wechselrichterschaltungen, Logiksteuerschaltungen, Ansteuer- und Schutzschaltungen sowie Leistungsschaltungen in einem Modul und verbessert so die Zuverlässigkeit erheblich.
(2) Spezialisierung. Um die einzigartige Steuerungstechnologie optimal zu nutzen und den Anforderungen der Vor-Ort-Steuerung bestmöglich gerecht zu werden, wurden für den neuen Frequenzumrichter zahlreiche Spezialmodelle entwickelt, beispielsweise für Ventilatoren, Wasserpumpen, Klimaanlagen, Spritzgießmaschinen und Aufzüge sowie für Textilmaschinen, Zwischenfrequenzantriebe, Lokomotivenantriebe usw.
(3) Softwarebasiert. Die softwarebasierte Funktionalität des neuen Frequenzumrichters befindet sich in der praktischen Erprobungsphase. Die erforderlichen Funktionen lassen sich durch integrierte Softwareprogrammierung realisieren. Der Frequenzumrichter ist mit verschiedenen optionalen Anwendungssoftwarelösungen ausgestattet, um den Anforderungen der Prozesssteuerung vor Ort gerecht zu werden. Dazu gehören beispielsweise PID-Reglersoftware, Spannungsregelungssoftware, Synchronisationssteuerungssoftware, Drehzahlfolgesoftware, Software zur Fehlerbehebung am Frequenzumrichter sowie Kommunikationssoftware.
(4) Vernetzung. Der neue Frequenzumrichter ist mit einer RS485-Schnittstelle ausgestattet, die mehrere kompatible Kommunikationsschnittstellen bietet und verschiedene Kommunikationsprotokolle unterstützt. Der Frequenzumrichter kann von einem Computer gesteuert und bedient werden und über verschiedene Optionen mit diversen Feldbusnetzwerken wie Lonworks, Interbus, Device-ET, Modbus, Profibus, Ethernet, CAN usw. kommunizieren. Er unterstützt über die verfügbaren Optionen mehrere oder alle Feldbustypen.
(5) Geringe elektromagnetische Störungen und geräuscharmer Betrieb. Der neue Frequenzumrichter nutzt die SPWM-Methode mit hoher Trägerfrequenz, um einen geräuscharmen Betrieb zu gewährleisten. Im Wechselrichterkreis wird die Stromnulldurchgangs-Schalttechnik eingesetzt, um die Wellenform zu verbessern, Oberschwingungen zu reduzieren und die internationalen Normen für elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) zu erfüllen. Dies ermöglicht eine saubere Energieumwandlung.
(6) Eine grafische Benutzeroberfläche. Zusätzlich zum üblichen Dropdown-Menü bietet das Bedienfeld des neuen Frequenzumrichters auch Überwachungs- und Bedienfunktionen wie grafische Werkzeuge und chinesische Menüs.
(7) Geführte Fehlersuche. Der neue Frequenzumrichter verfügt über eine integrierte Fehlersuche, die den Bediener durch die einzelnen Schritte führt, ohne dass Parameter auswendig gelernt werden müssen. Dies unterstreicht die einfache Bedienbarkeit. Mit der Weiterentwicklung der Frequenzumrichtertechnologie wird die automatische Anpassung der Frequenzumrichterparameter zukünftig möglich sein.
(8) Parametertrenddiagramm. Das Parametertrenddiagramm des neuen Frequenzumrichters kann den Betriebszustand in Echtzeit anzeigen, und die Betriebsparameter können während des Debugging-Prozesses jederzeit überwacht und aufgezeichnet werden.
2. Zukünftige Entwicklungsrichtung von Frequenzumrichtern
(l) Die Regelungstechnik soll weiterentwickelt und Regelungsstrategien ausgebaut werden. Obwohl Vektorregelung und Direktmomentregelung die Leistung von Wechselstrom-Drehzahlregelungssystemen deutlich verbessert haben, besteht weiterhin Forschungsbedarf in vielen Bereichen. Die zukünftige Regelungstechnik für Frequenzumrichter wird auf der bestehenden Basis weiterentwickelt und dabei modellreferenzadaptive Regelungstechnik auf Basis moderner Regelungstechnik, Mehrgrößen-Entkopplungsregelung, optimale Regelungstechnik, Fuzzy-Regelung auf Basis intelligenter Regelungstechnik, neuronale Netze, Expertensysteme, Prozessselbstoptimierung, Fehlerselbstdiagnose usw. integrieren, um Frequenzumrichter ausfallsicherer und benutzerfreundlicher zu gestalten.
(2) Vollständig digitale Hochgeschwindigkeitssteuerung. Durch den Einsatz digitaler Regler auf Basis von 32-Bit-Hochgeschwindigkeitsmikroprozessoren wurden neue Leistungselektronik-Anwendungstechnologien, Windows-Betriebssysteme, verschiedene CAD-Software und Kommunikationssoftware in die Frequenzumrichter-Steuerungstechnik eingeführt. Dies ermöglicht die Realisierung verschiedener Steuerungsalgorithmen, die automatische Parametereinstellung, frei gestaltete Steuerungsfunktionen, grafische Programmiertechniken und anderer digitaler Steuerungstechnologien.
(3) Anwendungstechnologie neuer leistungselektronischer Geräte. Mit der Entwicklung neuer Leistungsschaltgeräte werden sich die Abschaltantriebstechnologie, die Dual-PWM-Wechselrichtertechnologie, die flexible PWM-Technologie, die volldigitale Automatisierungssteuerungstechnologie, die statische und dynamische Stromverteilungstechnologie, die Stoßspannungsabsorptionstechnologie, die Lichtsteuerungs- und elektromagnetische Triggertechnologie sowie die Wärmeleit- und Wärmeableitungstechnologie rasant weiterentwickeln.
(4) Hohe Kapazität und geringes Volumen von Frequenzumrichtern. Mit der Entwicklung neuer leistungselektronischer Geräte wird der Einsatz intelligenter Leistungsmodule für Kinder und die steigende Kapazität bei gleichzeitig geringem Volumen von Frequenzumrichtern schrittweise realisiert werden.
(5) Um den Anforderungen des Umweltschutzes besser gerecht zu werden und sich zu einem echten „grünen Produkt“ zu entwickeln, rückt die elektromagnetische Verträglichkeit von Frequenzumrichtern immer stärker in den Fokus. Aufbauend auf der Lösung des niederfrequenten Rauschens von Frequenzumrichtern werden Lösungen für die Probleme der elektromagnetischen Strahlung und der Oberwellenbelastung erforscht, und es wurden bereits positive Ergebnisse erzielt. Ich bin überzeugt, dass in naher Zukunft „grüne“ Frequenzumrichter auf den Markt kommen werden.
(6) Die Funktion des Frequenzumrichters mit Energierückkopplungsvorrichtung besteht darin, die mechanische Energie (potenzielle Energie, kinetische Energie) der bewegten Last mittels der Energierückkopplungsvorrichtung in elektrische Energie (regenerierte elektrische Energie) umzuwandeln und diese zur Nutzung durch andere nahegelegene elektrische Geräte in das Wechselstromnetz zurückzuspeisen, sodass das Motorantriebssystem den Verbrauch von Netzstromenergie in einer einzigen Zeiteinheit reduzieren und somit das Ziel der Energieeinsparung erreichen kann.