Die Pulsbreitenmodulation (PWM) ist eine Technik, die in modernen Wechselrichtern zur Steuerung der Ausgangsspannung und des Ausgangsstroms verwendet wird. Sie ermöglicht eine effiziente Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstromleistung durch Ein- und Ausschalten der Transistoren des Wechselrichters bei hohen Frequenzen. Diese Methode verbessert die Leistungsqualität und reduziert die harmonische Verzerrung, was sie für verschiedene Anwendungen unerlässlich macht.

Praktische Anwendungen von PWM in Invertern

PWM wird in erneuerbaren Energiesystemen wie Solarwechselrichtern häufig zur Leistungsoptimierung eingesetzt. Es spielt auch eine entscheidende Rolle bei frequenzvariablen Antrieben für die Motorsteuerung, die eine präzise Drehzahlregelung ermöglichen. Darüber hinaus wird PWM in unterbrechungsfreien Stromversorgungen (USV) eingesetzt, um eine stabile Leistungsabgabe bei Ausfällen zu gewährleisten.

Berechnungen mit PWM

Die Berechnung des Duty-Cycles ist für den PWM-Betrieb von grundlegender Bedeutung. Der Duty-Cycle bestimmt den Anteil der Zeit, in der der Schalter innerhalb jedes Zyklus eingeschaltet ist, im Vergleich zu ausgeschalteten. Er wird berechnet als:

Zyklus (%) = (Zeitlich / Gesamtzeitraum) × 100

Beispielsweise bedeutet ein Tastverhältnis von 50%, dass der Schalter die Hälfte der Zeit eingeschaltet ist, was eine Sinus-Näherung im Wechselstromausgang bewirkt.

Vorteile von PWM in Invertern

  • Effizienz: Reduziert die Leistungsverluste während des Schaltens.
  • Power Quality: Produziert sauberere Sinuswellenausgänge.
  • Flexibilität: Ermöglicht eine präzise Steuerung der Ausgabeparameter.
  • Größe und Kosten: Ermöglicht kleinere, weniger teure Komponenten.