Diese Präzisionsantriebe dienen häufig zum geregelten 2 Quadranten-Betrieb von Motoren in Werkzeugmaschinen, Industrierobotern etc. Aufzugsantriebe An Antriebe für Aufzüge werden hohe Anforderungen in Bezug auf Laufruhe, Positioniergenauigkeit, Zuverlässigkeit und Lastzyklenfestigkeit gestellt. Zum Einsatz kommen Antriebe von etwa 10 kW bis 250 kW für den 2- und 4 Quadranten-Betrieb. Mittelspannungsantriebe Mittelspannungsantriebe mit Leistungen von 500 kW bis 5 MW werden verbreitet in der Schwerindustrie eingesetzt. In diesem Marktsegment gewinnen in den letzten Jahren Multilevel-und Multicell-Topologien immer mehr an Bedeutung. Diese Topologien erlauben durchReihenschaltung von IGBT-Modulen oder Umrichterzellen deutlich höhere Systemspannungen als die Sperrspannung der Leistungshalbleiter. Somit ist es möglich, z. kostengünstige IGBT-Module mit lediglich 1. 700 V Sperrspannung auch am Mittelspannungsnetz mit Netzspannungen von 3. 300 V und mehr einzusetzen. Zudem bieten diese Topologien durch das mehrstufige Schalten niedrige Netzoberschwingungen und reduzieren somit den Filteraufwand.
Ein Servosystem, das zur Kontrolle von Geschwindigkeit und von Drehmoment in den positiven und negativen Richtungen fähig ist, wird 4 Quadranten System genannt (siehe Diagramm unten). Der Betrieb in den Quadranten 1 und 3 wird "motorischer" Betrieb genannt, was bedeutet, dass Geschwindigkeit und Drehmoment identische Richtung haben (beide positiv oder beide negativ). Dies ist der Fall, wenn ein Antrieb eine Last antreibt und Energie vom Motor verbraucht wird. Der Betrieb in den Quadranten 2 und 4 wird "generatorisch" genannt, was bedeutet, dass Geschwindigkeit und Drehmoment entgegengesetzte Richtungen haben (eine negativ und die andere positiv). Dies ist der Fall, wenn der Motor die Last bremst, der Motor generiert dann elektrische Energie. Diese Energie wird entweder in das Netz zurückgespeist oder in einem Bremswiderstand in thermische Energie umgewandelt oder in Kondensatoren gespeichert (siehe KCM Kondensatormodul). Ein reibungsfreies System annehmend, zeigt das Bild oben ein typisches Bewegungsprofil und sein Verhältnis zum Motor Drehmoment dar.
Drehmoment und Dynamik Die von Thyristorbrücken bereitgestellte Ausgangsspannung pulsiert mit der 6-fachen Grundfrequenz der speisenden Netzspannung. Diese periodischen Oberschwingungen in der Ausgangsspannung machen sich auch im Ankerstrom des angeschlossenen Motors bemerkbar und führen folglich zu Oberschwingungen im Drehmoment. Das ist bei der Verwendung von Thyristorbrücken zu beachten. Die Funktionsweise einer Thyristorbrücke bewirkt, dass in jeder Periode der Netzspannung 6 Zündvorgänge stattfinden. Jeder Zündzeitpunkt stellt eine Möglichkeit dar, den Zündwinkel zu verändern und damit den Stromfluss zu regeln. Die kürzeste Zykluszeit zur Beeinflussung des Motorstromes beträgt bei einem 50 Hz-Netz folglich 3, 3 ms. Daraus ergeben sich typische Anregelzeiten für den Ankerstrom und damit das Drehmoment des angeschlossenen Motors von ca. 10 ms. Dieser Wert ist für einfache Servoanwendungen ausreichend. Für Anwendungen mit höheren dynamischen Anforderungen sind Thyristorbrücken jedoch weniger geeignet.
Vierquadrantensteller steuert Gleichstrommotor Ein Vierquadrantensteller besteht aus einer elektronischen H - Brückenschaltung aus vier Halbleiterschaltern, meist aus Transistoren, welche eine Gleichspannung in eine Wechselspannung variabler Frequenz und variabler Pulsbreite umwandeln kann. Vierquadrantensteller in der Energietechnik können auch Wechselspannungen unterschiedlicher Frequenzen in beiden Richtungen ineinander umwandeln. Vierquadrantensteller für Gleichstrommotoren [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Anschaulich erklärt sich die Aufgabe eines Vierquadrantenstellers anhand der Ansteuerung eines Gleichstrommotors für Beschleunigen und Bremsen in beiden Drehrichtungen. Das Grundgerüst eines Vierquadrantenstellers besteht aus zweimal zwei in Reihe geschalteten Transistoren mit jeweils einer Freilaufdiode in Sperrpolung. In der Mitte zwischen den beiden Hälften liegt der zu steuernde Gleichstrommotor. Dessen Ersatzschaltbild besteht aus der Induktivität der Motorwicklung in Reihe mit deren ohmschen Verlusten und der Spannungsquelle U M, die aufgrund der Läuferdrehung induziert wird.
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