Alles over frequentieregelaars (VFD) – snel antwoord op jouw vragen

De Sustainable Development Goals (SDG’s) van de Verenigde Naties vormen een wereldwijd kader voor duurzame ontwikkeling.
Frequentieregelaars en elektromotoren leveren een directe bijdrage aan meerdere van deze doelen.
Bijvoorbeeld: SDG 7 (Betaalbare en duurzame energie) doordat VFD’s het elektriciteitsverbruik van motoren aanzienlijk
verlagen; SDG 9 (Industrie, innovatie en infrastructuur) door het verbeteren van productiviteit en efficiëntie in
industriële processen; en SDG 13 (Klimaatactie) doordat lagere energieconsumptie leidt tot verminderde CO₂-uitstoot.

Bovendien helpen VFD’s bij SDG 12 (Verantwoorde consumptie en productie) door het verlengen van de levensduur van
elektromotoren en het verminderen van afvalstromen via zachte aanloop en gecontroleerd stoppen.
Door procesoptimalisatie dragen ze ook bij aan SDG 6 (Schoon water en sanitair), omdat ze waterpompen en zuiveringsinstallaties
efficiënter laten draaien. Zo worden zowel energie als hulpbronnen bespaard.

Lees meer over de rol van SDG’s (Wikipedia)
en bekijk onze Fluxcon-wiki over energie.
Praktische richtlijnen om VFD’s te integreren in duurzame strategieën zijn te vinden in de
FLC500-handleiding p.76–80,
waar energiemeting en logging worden behandeld.

Een moderne frequentieregelaar is opgebouwd uit diverse kernonderdelen die samen zorgen voor de omzetting
van vaste netfrequentie naar een variabele uitgangsfrequentie en spanning.
Belangrijke componenten zijn: de gelijkrichter (AC naar DC), de DC-bus (energieopslag en filtering),
en de inverter (DC terug naar AC met variabele frequentie via PWM).
Daarnaast zijn er ondersteunende onderdelen zoals IGBT’s of MOSFET’s (halfgeleiders), condensatoren en smoorspoelen
voor energie- en harmonische filtering, koellichamen en ventilatoren voor thermisch management, en EMC-filters
voor beperking van storingen.

Ook bevat een frequentieregelaar besturings- en meetcircuits, waaronder microprocessoren, drivers, sensoren en I/O-modules
die communicatie en regeling mogelijk maken. Samen vormen deze onderdelen de basis om elektromotoren gecontroleerd,
efficiënt en betrouwbaar aan te sturen.

Zie de Wikipedia-pagina over frequentieregelaars
voor een overzicht en de Fluxcon-wiki.
Een blokschema van de interne opbouw vind je in de
Fluxcon Applications Manual p.14.

De gelijkrichter vormt de eerste schakel in de interne structuur van frequentieregelaars en elektromotoren.
Hij zet de aangevoerde wisselspanning (AC) om in een gelijkspanning (DC).
Dit gebeurt meestal met een 6-puls of 12-puls diodenbrug, soms aangevuld met actieve componenten
zoals IGBT’s in een Active Front End (AFE) om ook regeneratie naar het net mogelijk te maken.

Het doel van de gelijkrichter is een stabiele DC-link te creëren waarop de inverter kan werken.
De kwaliteit van deze omzetting beïnvloedt de harmonische vervorming (THDi) en de power factor van het systeem.
Moderne drives bevatten vaak ook DC-chokes of lijnreactoren om de harmonische stromen te beperken en de netkwaliteit
te verbeteren.

Verdere informatie vind je in de Wikipedia-pagina over gelijkrichters
en de Fluxcon-wiki over EMC.
Voor praktische specificaties zie de
FLC500-handleiding p.139–140.

De DC-bus vormt het hart van frequentieregelaars en elektromotoren.
Nadat de gelijkrichter de netspanning naar gelijkspanning heeft omgezet, fungeert de DC-bus als buffer en stabilisator.
Belangrijke componenten in de DC-bus zijn elektrolytische condensatoren (voor energieopslag en het gladstrijken van
de gelijkspanning) en smoorspoelen (voor het dempen van rimpels en harmonischen).

De DC-bus zorgt voor een stabiele spanning voor de invertersectie.
Tijdens regeneratief remmen neemt de DC-bus energie op die tijdelijk wordt gebufferd.
Zonder maatregelen kan de spanning stijgen, daarom bevatten veel regelaars een remchopper en weerstand
of een Active Front End om energie terug te voeren naar het net.

Zie Wikipedia: gelijkstroom
en de Fluxcon-wiki.
Praktische schema’s en uitleg over de DC-bus staan in de
Fluxcon Applications Manual p.15
en beveiligingsopties in de FLC500-handleiding p.96–98.

De inverter in frequentieregelaars en elektromotoren zet de gelijkspanning van de DC-bus terug om in
een wisselspanning met variabele frequentie en amplitude. Dit gebeurt door middel van halfgeleiderschakelaars zoals
IGBT’s of MOSFET’s die via PWM (Pulse Width Modulation) worden aangestuurd.

Door deze schakelaars op hoge frequentie te laten pulsen, wordt een “gesimuleerde sinus” opgebouwd waarmee de motor
vloeiend kan draaien. Door de verhouding van de pulsbreedte en frequentie te variëren, kan het toerental en koppel
van de motor nauwkeurig geregeld worden. Afhankelijk van de toepassing kan dit in open-loop (sensorloos) of closed-loop
(met encoderfeedback) gebeuren.

Meer uitleg over omvormertechnieken vind je op
Wikipedia: omvormer
en in de Fluxcon-wiki.
Praktische schema’s van de invertersectie zijn terug te vinden in de
Fluxcon Applications Manual p.16.

PWM (Pulse Width Modulation) is een techniek die in frequentieregelaars en elektromotoren wordt gebruikt om
een variabele spanning en frequentie te genereren uit een gelijkspanning. In plaats van een vloeiende sinus direct te maken,
schakelt de inverter halfgeleiders (IGBT’s of MOSFET’s) razendsnel aan en uit. Door de pulsbreedte van deze schakelingen
te variëren, ontstaat een gemiddelde spanning die door de motor wordt ervaren als een sinusvormig signaal.

De frequentie van de PWM bepaalt hoe fijn de “gesimuleerde sinus” is: hoe hoger de schakelfrequentie, hoe gladder de resulterende
spanning en stroom. PWM maakt het mogelijk om nauwkeurig het toerental en koppel van een elektromotor te regelen, met minimale
verliezen in de halfgeleiders zelf.

Zie Wikipedia: PWM en onze
Fluxcon-wiki.
Voor gedetailleerde voorbeelden van PWM-instellingen zie
FLC500-handleiding p.60–62.

Frequentieregelaars en elektromotoren maken gebruik van IGBT’s (Insulated Gate Bipolar Transistors) omdat deze
halfgeleiders hoge spanningen en stromen efficiënt kunnen schakelen bij relatief hoge frequenties. IGBT’s combineren de voordelen
van MOSFET’s (hoge ingangsimpedantie, eenvoudige aansturing) en bipolaire transistors (hoge stroomdichtheid). Hierdoor zijn ze
bij uitstek geschikt voor vermogenselektronica in industriële aandrijvingen.

Hun rol in een VFD is cruciaal: ze vormen het schakeldeel van de inverter dat met PWM-techniek een sinusvormige spanning simuleert.
Zonder IGBT’s zouden de regelaars veel minder compact en efficiënt zijn. In zware toepassingen (compressoren, kranen, liften)
garanderen IGBT’s betrouwbare prestaties met beperkte verliezen.

Meer uitleg: Wikipedia: IGBT en
de Fluxcon-wiki.

In frequentieregelaars en elektromotoren gebruikt men zowel IGBT’s als MOSFET’s afhankelijk van het spannings- en
frequentiebereik. MOSFET’s (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors) zijn zeer snel en geschikt voor lage tot middenspanningen
(tot ca. 600 V). Ze worden vaak toegepast in compacte regelaars of waar zeer hoge schakelfrequenties gewenst zijn (bv. in
kleine servo-drives).

IGBT’s (Insulated Gate Bipolar Transistors) zijn trager, maar kunnen veel hogere spanningen (tot meerdere kilovolts) en stromen
schakelen. Ze worden daarom toegepast in industriële aandrijvingen, liften, compressoren en zware pompen. Het verschil zit
dus in trade-offs: snelheid en efficiëntie bij lagere spanningen voor MOSFET’s versus hoge vermogens en robuustheid bij IGBT’s.

Zie Wikipedia: MOSFET en
Wikipedia: IGBT, of bekijk de
Fluxcon-wiki.

Hoewel frequentieregelaars en elektromotoren ontworpen zijn om zeer efficiënt te werken, treden er interne verliezen op.
De belangrijkste verliesbronnen zijn: geleidingsverliezen in de halfgeleiders (IGBT’s/MOSFET’s), schakelverliezen bij hoge
frequenties, weerstandsverliezen in smoorspoelen en bekabeling, en verlies in de condensatoren van de DC-bus. Daarnaast
is er warmteontwikkeling in stuurcircuits en besturingsprinten.

Deze verliezen zijn doorgaans laag (typisch 2–5% van het opgenomen vermogen), waardoor het systeemrendement hoog blijft. Goed
thermisch management (koellichamen, ventilatoren) en correct dimensioneren van filters beperken de verliezen verder.

Zie Wikipedia: omvormer en de
Fluxcon-wiki over energie.

Een koellichaam is een metalen structuur die de warmte van vermogenselementen zoals IGBT’s en MOSFET’s afvoert naar de omgeving.
In frequentieregelaars en elektromotoren is dit essentieel om thermische overbelasting te voorkomen.
Doorgaans bestaat het uit aluminium of koper met koelribben die het oppervlak vergroten en zo convectie en warmteafvoer verbeteren.

Bij grotere regelaars worden koellichamen gecombineerd met geforceerde ventilatie (ventilatoren) of zelfs vloeistofkoeling voor
zware industriële toepassingen. De kwaliteit en dimensionering van het koellichaam bepaalt mede de betrouwbaarheid en levensduur
van de frequentieregelaar.

Meer achtergrond: Wikipedia: koellichaam
en de Fluxcon-wiki.

Frequentieregelaars en elektromotoren produceren warmte door verliezen in halfgeleiders, condensatoren en smoorspoelen.
Ventilatoren zorgen voor actieve koeling door luchtstroom langs de koellichamen en interne componenten te bewegen. Dit voorkomt
oververhitting, verlengt de levensduur van gevoelige onderdelen en waarborgt een stabiel bedrijf.

Zonder ventilatoren zouden grotere VFD’s onnodig groot of inefficiënt zijn. In kleine vermogens (bv. microdrives) kan natuurlijke
convectie volstaan, maar bij hogere vermogens (>1–2 kW) zijn ventilatoren vrijwel altijd noodzakelijk.

Zie Wikipedia: ventilator en de
Fluxcon-wiki.

In frequentieregelaars en elektromotoren spelen condensatoren in de DC-bus een dubbele rol: ze slaan energie tijdelijk op
en ze dempen spanningsrimpels die ontstaan door de gelijkrichting. Zo stabiliseren ze de DC-link en voorzien de inverter van een
constante spanning. Zonder condensatoren zouden de pulserende gelijkspanningsgolven te instabiel zijn en zouden motoren niet
vloeiend kunnen draaien.

Daarnaast vangen condensatoren pieken op bij regeneratie en dragen ze bij aan de onderdrukking van harmonische vervorming.
Het dimensioneren en onderhouden van condensatoren is cruciaal: veroudering of uitdrogen kan leiden tot storingen of kortere
levensduur van de frequentieregelaar.

Zie Wikipedia: condensator
en de Fluxcon-wiki EMC.

Smoorspoelen, ook wel inductoren genoemd, dienen in frequentieregelaars en elektromotoren om stroomrimpels en harmonische
stromen te dempen. Ze werken samen met de condensatoren in de DC-bus om een stabiele gelijkspanning te garanderen. Daarnaast beperken
ze inschakelstromen en verbeteren ze de levensduur van de condensatoren doordat piekstromen worden afgevlakt.

In de praktijk worden zowel DC-chokes (in de DC-link) als AC-lijnreactoren (aan de netzijde) toegepast om harmonische
vervorming te reduceren. Dit helpt om aan EMC- en netnormen te voldoen en voorkomt onnodige verliezen in de installatie.

Zie Wikipedia: inductor en
de Fluxcon-wiki EMC.

Een EMC-filter beperkt elektromagnetische storingen die frequentieregelaars en elektromotoren kunnen veroorzaken
in netten of nabijgelegen elektronica. Door de snelle schakelingen van IGBT’s ontstaan hoge dv/dt en di/dt, die geleid of uitgestraald
kunnen worden. Het EMC-filter, vaak opgebouwd uit smoorspoelen en condensatoren, dempt deze storingen en helpt om te voldoen aan
wettelijke EMC-normen.

EMC-filters beschermen zowel de installatie zelf (PLC’s, sensoren) als de omgeving en verbeteren de betrouwbaarheid van het systeem.
Ze zijn vaak geïntegreerd in de VFD of extern toegevoegd bij installaties met hoge eisen.

Zie Wikipedia: EMC
en de Fluxcon-wiki EMC.

Een dv/dt-filter vermindert de stijgsnelheid van spanning (dv/dt) die ontstaat door de snelle schakelingen in de inverter
van frequentieregelaars en elektromotoren. Hoge dv/dt kan isolatiesystemen van motorwikkelingen belasten, vooral
bij oudere motoren of lange kabels. Een dv/dt-filter, meestal opgebouwd uit spoelen en condensatoren, verlengt de levensduur
van motoren en kabels en vermindert overspanningsreflecties.

Ze worden vaak toegepast in installaties met kabels langer dan 50 meter of met motoren zonder VFD-geschikte isolatie.

Zie Wikipedia: EMC
en de Fluxcon-wiki.

Een sinusfilter zet de blokvormige PWM-uitgang van frequentieregelaars en elektromotoren om in een bijna
perfecte sinus. Het bestaat uit LC-filters die de hoge frequentiecomponenten wegfilteren. Hierdoor wordt de spanning aan de
motorzijde veel schoner, wat vooral bij oudere motoren en extreem lange kabels belangrijk is.

Sinusfilters verlagen isolatiespanning, beperken lagerstromen en verlengen de levensduur van motoren. Ze worden toegepast
in kritische installaties zoals scheepsaandrijvingen, mijnbouw en lange transportbanden.

Zie Wikipedia: laagdoorlaatfilter
en onze Fluxcon-wiki.

Een uitgangsfilter wordt toegepast bij frequentieregelaars en elektromotoren wanneer de motor of de
installatie gevoelig is voor de hoge schakelfrequenties en harmonische spanningen die door de inverter worden
gegenereerd. Filters zoals dv/dt-filters en sinusfilters reduceren de spanningstransiënten en maken
de uitgangsspanning sinusvormiger. Dit beschermt motorwikkelingen, verlengt de levensduur van lagers en vermindert
elektromagnetische storingen.

Ze zijn vooral nuttig bij lange motorkabels (meestal >50 m), oudere motoren zonder VFD-geschikte isolatie, of bij
kritische toepassingen zoals scheepvaart, mijnbouw en HVAC-systemen met strikte EMC-eisen. In sommige gevallen
schrijft de motorfabrikant het gebruik van een uitgangsfilter expliciet voor.

Zie Wikipedia: laagdoorlaatfilter
en de Fluxcon-wiki.
Voor praktische aanwijzingen zie de
FLC500-handleiding p.139–140.

Het blokschema van een frequentieregelaar laat de opeenvolgende conversiestadia zien: eerst de
gelijkrichter (AC → DC), vervolgens de DC-bus met condensatoren en smoorspoelen, en ten slotte de
inverter (DC → AC met variabele frequentie via PWM). Daarnaast omvat het blokschema hulpfuncties zoals
besturingselektronica, meetcircuits, EMC-filters, remchopper en communicatieinterfaces.

Dit schema maakt duidelijk hoe energie door de VFD stroomt en waar filtering, koeling en beveiligingen zijn
geïntegreerd. Het vormt de basis voor zowel ontwerp als onderhoud.

Voorbeeldschema’s vind je in de
Fluxcon Applications Manual p.14
en de Wikipedia: frequentieregelaar.

De interne opbouw van frequentieregelaars en elektromotoren combineert vermogenselektronica en
besturingscircuits. Fysiek bestaan VFD’s uit drie hoofdsecties: een gelijkrichtermodule, een
DC-link met condensatoren en smoorspoelen, en een invertermodule met IGBT’s of MOSFET’s. Verder
zijn er koelsystemen (koellichamen, ventilatoren of vloeistofkoeling), EMC-filters, I/O-modules, displays en
communicatiekaarten.

De opbouw is modulair: dit vergemakkelijkt onderhoud en maakt verschillende vermogensklassen en functies
mogelijk. Bij zware toepassingen worden redundante ventilatoren of uitbreidingsmodules toegevoegd.

Meer details vind je in de
Fluxcon Applications Manual p.16
en in de Wikipedia-pagina over omvormers.

Een H-brug is een schakeling van vier elektronische schakelaars (bijvoorbeeld MOSFET’s of IGBT’s) die samen
een DC-spanning kunnen omzetten naar een wisselspanning voor één motorfase. Door de schakelaars in paren te openen
en te sluiten, kan de polariteit van de spanning omgekeerd worden, waardoor de stroomrichting wisselt en een
sinusvormige spanning wordt opgebouwd met PWM.

In een driefasen-inverter gebruikt men drie H-bruggen, één voor elke fase. Deze configuratie vormt de basis van
vrijwel alle frequentieregelaars en elektromotoren.

Zie Wikipedia: H-brug en
onze Fluxcon-wiki.

Een driefase-inverter bestaat uit drie H-bruggen die samen drie sinusvormige spanningen genereren, elk 120° in fase
verschoven. Met PWM-techniek wordt de spanning gemoduleerd zodat de motor een quasi-sinus ontvangt. Deze
configuratie maakt het mogelijk om asynchrone en synchrone motoren soepel en nauwkeurig te regelen.

Dit is de kern van de meeste frequentieregelaars en elektromotoren. Door de frequentie en spanning
van de drie fasen aan te passen, kan men toerental, koppel en draairichting regelen. Bij advanced vector control
worden ook flux en koppelcomponenten afzonderlijk gestuurd.

Zie Wikipedia: omvormer en de
Fluxcon-wiki.

Een twee-niveau inverter schakelt de uitgang van elke fase tussen twee spanningsniveaus: +Vdc en –Vdc.
Door PWM te gebruiken, wordt een gemiddelde spanning opgewekt die de motor als een sinus ervaart. Dit ontwerp is
eenvoudig en betrouwbaar, en vormt de standaard voor lage en middelgrote vermogens in
frequentieregelaars en elektromotoren.

Het nadeel is dat de spanning relatief ruw is, waardoor filters nodig kunnen zijn bij lange kabels of oudere motoren.
Bij hogere spanningen en vermogens schakelt men vaak naar multilevel-topologieën om spanningsverdeling en harmonischen
beter te beheersen.

Zie Wikipedia: omvormer en
de Fluxcon-wiki.

Een multilevel inverter kan meerdere spanningsniveaus produceren in plaats van slechts twee. Dit resulteert
in een spanning die dichter bij een zuivere sinus ligt, met lagere harmonische vervorming en minder stress op
motorwikkelingen. Er bestaan verschillende varianten, zoals diode-clamped (NPC), flying capacitor en cascaded H-bridge.

Multilevel-inverters worden vaak toegepast bij hoge spanningen (>1 kV) of in veeleisende industriële toepassingen
zoals HVDC-systemen, grote compressoren of windturbines. Binnen frequentieregelaars en elektromotoren
zorgen ze voor betere efficiëntie en lagere EMC-uitstoot.

Zie Wikipedia: multilevel inverter
en onze Fluxcon-wiki EMC.

Een Neutral Point Clamped (NPC) inverter is een type multilevel-inverter waarbij diodes worden gebruikt om
het nulpunt van de DC-bus te clammen. Dit maakt het mogelijk om meer spanningsniveaus te genereren zonder dat de
spanning op individuele schakelaars te hoog wordt.

NPC-inverters zijn populair in middenspannings-aandrijvingen en bieden voordelen zoals lagere harmonische vervorming
en hogere efficiëntie. Binnen frequentieregelaars en elektromotoren worden ze toegepast in zware
industriële toepassingen zoals olie- en gascompressoren en windturbines.

Zie Wikipedia: NPC-inverter
en de Fluxcon-wiki.

Een Active Neutral Point Clamped (ANPC) inverter is een variant op de NPC-inverter waarbij actieve schakelaars
(bijvoorbeeld IGBT’s) worden gebruikt in plaats van alleen diodes. Dit geeft meer controle over de spanningsverdeling
en verbetert de efficiëntie bij hogere schakelfrequenties.

ANPC-topologieën worden toegepast in moderne high-power drives, waar lage verliezen en goede spanningsbalans essentieel
zijn. Ze vormen een evolutie van de klassieke NPC-inverter en worden steeds vaker gezien in hernieuwbare energie
en zware aandrijvingen.

Zie Wikipedia: multilevel inverter
en onze Fluxcon-wiki.

Een flying capacitor inverter is een multilevel-topologie waarbij condensatoren worden gebruikt om extra
spanningsniveaus te creëren. De “zwevende” condensatoren worden in serie geschakeld en opgeladen/ontladen tijdens
het schakelen, waardoor meerdere niveaus ontstaan.

Dit ontwerp biedt flexibiliteit en lage harmonische vervorming, maar vereist complexe balanscircuits om de
condensatorspanningen stabiel te houden. Binnen frequentieregelaars en elektromotoren zie je dit
type in onderzoeksprojecten en high-power toepassingen.

Zie Wikipedia: multilevel inverter
en de Fluxcon-wiki.

Een cycloconverter zet een wisselspanning met vaste frequentie direct om naar een wisselspanning met een
lagere variabele frequentie, zonder tussenliggende DC-bus. Dit gebeurt door het directe schakelen van netspanningen
via thyristoren. Cycloconverters worden vaak toegepast bij zeer grote vermogens en lage toerentallen, zoals bij
scheepsaandrijvingen en cementmolens.

Hoewel ze minder efficiënt en complexer zijn dan moderne VFD’s met DC-link, hebben cycloconverters nog steeds
waarde in nichetoepassingen. Ze vormen historisch gezien een belangrijke stap in de ontwikkeling van
frequentieregelaars en elektromotoren.

Zie Wikipedia: cycloconverter
en onze Fluxcon-wiki.

Matrix-conversie is een innovatieve methode waarbij frequentieregelaars en elektromotoren
rechtstreeks de netspanning omzetten naar een uitgangsspanning met variabele amplitude en frequentie, zonder
gebruik te maken van een tussenliggende DC-bus. Dit gebeurt door een matrix van bidirectionele halfgeleiders
(zoals IGBT’s of MOSFET’s) die de netspanningen direct herschakelen naar de gewenste motorfasen.

Het grote voordeel van matrix-conversie is dat er minder componenten nodig zijn (geen condensatorbanken in de DC-link),
waardoor de regelaar compacter en duurzamer kan worden uitgevoerd. Bovendien kunnen matrixconverters ook regeneratief
energie terugleveren aan het net, vergelijkbaar met een Active Front End (AFE). Nadelen zijn de complexiteit van de
aansturing en hogere eisen aan halfgeleiders en beveiliging.

Meer achtergrondinformatie vind je op
Wikipedia: matrix converter
en de Fluxcon-wiki.

Een resonantieconverter is een type vermogenselektronische schakeling die gebruikmaakt van resonantie
tussen inductie en capaciteit om spanning en stroom efficiënter om te zetten. In het kader van
frequentieregelaars en elektromotoren worden resonantieprincipes soms toegepast in speciale
converters voor hoogfrequente toepassingen of om de schakelverliezen van halfgeleiders te reduceren.

Het belangrijkste voordeel is een zachtere schakeling (zogenaamde soft switching), waardoor er minder
energie verloren gaat en de thermische belasting van halfgeleiders lager wordt. Dit komt de levensduur en
betrouwbaarheid van de frequentieregelaar ten goede. Resonantieconverters zijn vooral nuttig in nichetoepassingen
zoals hogesnelheidsmotoren en vermogenselektronica in hernieuwbare energie.

Meer uitleg: Wikipedia: resonantieconverter.

Spanningsregeling in frequentieregelaars en elektromotoren is gebaseerd op het principe dat
de verhouding tussen spanning en frequentie (V/f) constant moet blijven om het magnetische veld in de motor stabiel te houden.
Bij een verlaging van de frequentie verlaagt de VFD ook de uitgangsspanning proportioneel. Zo blijft de flux in de motor
constant, wat belangrijk is voor koppel en efficiëntie.

Moderne regelaars passen bovendien dynamische spanningsaanpassingen toe, zoals boost voltage bij lage frequenties
om slip en koppelverlies te compenseren. In vectorregeling wordt de spanning zelfs afzonderlijk geregeld in flux- en
koppelcomponenten, waardoor een nauwkeuriger motorsturing mogelijk is.

Zie de Wikipedia-pagina over frequentieregelaars
en de Fluxcon-wiki.

Bij frequentieregelaars en elektromotoren wordt de uitgangsfrequentie van de inverter direct
bepaald door de aansturing van de IGBT’s of MOSFET’s via PWM-technieken. Door de pulsbreedte en de schakelfrequentie
aan te passen, genereert de inverter een gesimuleerde sinusgolf met de gewenste frequentie. Het toerental van een
inductiemotor is immers direct afhankelijk van de voedingsfrequentie:
ns = (60 · f) / p (met f de frequentie en p het aantal poolparen).

Verlagen van de frequentie verlaagt het toerental; verhogen van de frequentie laat de motor sneller draaien.
Moderne regelaars combineren frequentieregeling met feedback (bijvoorbeeld van encoders) om zeer nauwkeurige
snelheidsregeling mogelijk te maken.

Zie Wikipedia: frequentieregelaar
en de Fluxcon-wiki.

Frequentieregelaars en elektromotoren kunnen de motorsnelheid op twee manieren bepalen: met sensoren
en sensorloos. Bij de sensor-gebaseerde methode wordt gebruikgemaakt van encoders (optisch of magnetisch) of resolvers
die direct de rotatiesnelheid meten. Deze feedback wordt naar de VFD gestuurd en gebruikt voor closed-loop regeling.

In sensorloze regelingen schat de VFD de snelheid op basis van gemeten motorstromen, spanning en het dynamische model
van de motor. Dit wordt veel toegepast omdat er dan geen extra hardware nodig is. De nauwkeurigheid van sensorloze
vectorregeling is tegenwoordig zeer hoog, vooral bij midden- en hogesnelheidstoepassingen.

Zie Wikipedia: frequentieregelaar
en de Fluxcon-wiki.

Het koppel wordt in frequentieregelaars en elektromotoren meestal niet direct gemeten maar berekend
uit de elektrische grootheden. Op basis van de statorstroom, spanning en het motorslipmodel kan de VFD het geleverde
koppel inschatten. Bij vectorregeling wordt het koppel berekend uit de dwarsstroomcomponent, terwijl de langscomponent
de flux bepaalt.

Voor kritische toepassingen (bijvoorbeeld hijssystemen) kunnen externe koppelopnemers of encoders worden toegepast
om een nauwkeurig signaal te krijgen. In de praktijk is de berekende koppelwaarde in moderne drives voldoende voor
de meeste industriële toepassingen.

Meer informatie: Wikipedia: elektromotor
en de Fluxcon-wiki.

In frequentieregelaars en elektromotoren wordt de spanning teruggekoppeld door interne meetcircuits
die de uitgangsspanning van de inverter bewaken. Deze feedback wordt gebruikt om de PWM-modulatie en de DC-busregeling
aan te passen. Zo blijft de uitgang stabiel, ook bij variërende belasting of netstoringen.

Bij regeneratief bedrijf kan spanningsterugkoppeling ook betrekking hebben op de DC-bus, waar overspanning wordt gedetecteerd
en energie wordt afgevoerd via een remweerstand of teruggeleverd met een AFE.

Zie Wikipedia: feedback en de
Fluxcon-wiki.

De stroom wordt in frequentieregelaars en elektromotoren gemeten met behulp van shunts, Hall-sensoren
of stroomtransformatoren. Deze meetwaarden worden gebruikt om de motorstroom te bewaken, beveiligingen te activeren
en bij geavanceerde regelstrategieën (vector control, DTC) ook het koppel en de flux te berekenen.

Door nauwkeurige stroommeting kan de VFD kortsluitingen, overbelasting en asymmetrie detecteren en hierop reageren
met alarmsignalen of uitschakeling. Stroommeting is daarmee zowel een regel- als een beveiligingsfunctie.

Zie Wikipedia: stroomtransformator
en de Fluxcon-wiki.

In frequentieregelaars en elektromotoren worden diverse sensoren toegepast: spanningssensoren
(DC-bus en uitgang), stroomsensoren (shunts, Hall-sensoren), temperatuursensoren (voor halfgeleiders en koellichamen),
en soms druk- of positiesensoren afhankelijk van de toepassing. Voor closed-loop regeling kunnen externe encoders of
resolvers worden aangesloten.

Deze sensoren dienen om beveiliging, nauwkeurige regeling en dataregistratie mogelijk te maken. Ze zijn cruciaal voor
de betrouwbaarheid en efficiëntie van het systeem.

Zie Wikipedia: sensor en de
Fluxcon-wiki.

Een encoder is een sensor die rotatiesnelheid en positie omzet naar elektrische signalen. In
frequentieregelaars en elektromotoren wordt een encoder gebruikt om closed-loop snelheids- en
positieterugkoppeling te realiseren. Er bestaan incrementele encoders (die pulsen genereren per rotatiehoek) en
absolute encoders (die de exacte positie aangeven).

Encoders zorgen voor zeer nauwkeurige regeling, essentieel bij toepassingen zoals liften, robots en CNC-machines.
De VFD leest de encodersignalen en past de PWM-sturing hierop aan.

Zie Wikipedia: encoder en de
Fluxcon-wiki.

Een resolver is een analoge roterende transformator die positie- en snelheidsinformatie levert. In tegenstelling
tot een digitale encoder geeft een resolver analoge spanningssignalen die proportioneel zijn met de rotorpositie.
Binnen frequentieregelaars en elektromotoren worden resolvers toegepast in zware industriële omgevingen,
omdat ze robuust zijn en goed bestand tegen stof, trillingen en hoge temperaturen.

Ze worden vaak gebruikt in vliegtuigen, militaire toepassingen en zware aandrijvingen waar betrouwbaarheid onder
extreme omstandigheden cruciaal is.

Zie Wikipedia: resolver en de
Fluxcon-wiki.

Sensorloze vectorregeling is een techniek waarbij frequentieregelaars en elektromotoren de positie
en snelheid van de motor schatten zonder encoder of resolver. De VFD gebruikt gemeten stromen en spanningen samen met
een wiskundig motormodel om flux en koppel te berekenen. Hierdoor kan nauwkeurige regeling worden bereikt zonder extra hardware.

Voordelen zijn lagere kosten en eenvoudiger installatie. Nadeel is dat de nauwkeurigheid bij zeer lage snelheden
beperkter kan zijn, al is dit in moderne drives sterk verbeterd.

Zie Wikipedia: vector control
en onze Fluxcon-wiki.

Flux-weakening is een techniek die in frequentieregelaars en elektromotoren wordt toegepast om motoren
boven hun nominale snelheid te laten draaien. Normaal gesproken bepaalt de verhouding V/f de flux en dus het koppel.
Boven een bepaalde frequentie zou de benodigde spanning hoger zijn dan beschikbaar. Door de flux kunstmatig te verzwakken
(flux-weakening), kan de motor toch hogere snelheden bereiken, zij het met minder koppel.

Dit wordt veel gebruikt in elektrische voertuigen, liften en machines waar tijdelijk een hoog toerental nodig is.
Flux-weakening vereist nauwkeurige vectorregeling en realtime berekening van de fluxcomponent.

Zie Wikipedia: FOC en
de Fluxcon-wiki.

Field-Oriented Control (FOC) is een geavanceerde regelstrategie waarbij de statorstroom van de motor wordt
opgesplitst in twee componenten: een fluxcomponent en een koppelcomponent. Binnen frequentieregelaars en elektromotoren
maakt dit het mogelijk om koppel en flux onafhankelijk van elkaar te regelen, vergelijkbaar met de regeling van een DC-motor.

FOC vereist complexe transformaties (Clarke en Park) en snelle rekencapaciteit van microcontrollers, maar levert zeer
nauwkeurige regeling, zelfs bij lage snelheden of dynamische