(Fr.: convertisseur (changeur) de fréquence: Du.: Frequenzwandler, Frequenzumformer: Eng.: frequency converter), een elektrisch apparaat dat in staat is elektrische energie van een bepaalde frequentie ƒ1 om te zetten in energie van frequentie ƒ2 . Hiertoe wordt in de elektronica gebruik gemaakt van frequentievermenigvuldiging, frequentiedeling en frequentietransformatie.
In de sterkstroomtechniek wordt in de frequentieomzetter (wisselstroom)energie van een bepaalde spanning en frequentie en met een bepaald aantal fasen omgezet in elektrische energie van een andere frequentie, soms een ander aantal fasen, en in het algemeen een ander spanningsniveau. Het begrip strekt zich niet uit over de wisselstroom-gelijkstroomomzetters. De bedoelde omzetting kan op twee qua instrumentatie essentieel verschillende manieren worden verwezenlijkt: met behulp van roterende omzetters (bepaalde elektrische machines of combinaties daarvan) en door middel van statische omzetters met als voornaamste elementen halfgeleidercomponenten (thyristoren en vermogenstransistoren).
Roterende frequentieomzetter.
De verschillende systemen voor frequentieomzetting met gebruikmaking van elektrische machines worden ingedeeld in drie groepen.
1. Asynchrone frequentieomzetters.
De omzetter zelf is een asynchrone machine met sleepringanker, aangedreven door een andere (elektrische) motor. In de rotorketen van een asynchrone machine met p poolparen, die is aangesloten aan een (draaistroom)net met frequentie ƒ1, en die draait met de hoeksnelheid ωm (positief gerekend wanneer de machine draait in de omlooprichting van het draaiveld in de luchtspleet), worden spanningen opgewekt met de slipfrequentie ƒ2 = sƒ1 , met s = (ω − pωm)/ω en ω = 2𝜋ƒ1. Drijft men de rotor aan met een geschikte hoeksnelheid ωm, dan kan de machine via de sleepringen wisselstroomenergie leveren met de frequentie ƒ2. Wenst men een continu regelbare frequentie ƒ2, dan is de meest geschikte aandrijfmotor een gelijkstroommachine; verlangt men slechts één of enkele (nagenoeg constante) frequentie(s), dan kan men volstaan met een tweede asynchrone machine als aandrijver. Evenredig met de frequentie ƒ2 varieert ook de amplitude van de spanning aan de sleepringen van de omzetter; deze is dus niet onafhankelijk instelbaar. Bij een bepaalde waarde van ƒ2 is deze spanning vastgelegd door de keuze van het aantal windingen in de stator en de rotor van de omzetter.
2. Commutatorfrequentieomzetters, ook eenankerfrequentieomzetters genoemd. De rotor van deze omzetters is opgebouwd als de rotor van een gelijkstroommachine, doch bovendien is de wikkeling op 3p plaatsen afgetakt; de aftakkingen zijn verbonden met 3 sleepringen. De stator kan een holle ijzeren cilinder zonder wikkeling zijn, een compensatiewikkeling bevatten, of voorzien zijn van een draaistroomwikkeling die net als de rotorwikkeling van een sleepringankermachine in normaal bedrijf in zichzelf kortgesloten is. In de eerste twee gevallen moet de omzetter aangedreven worden door een (kleine) hulpmotor; de derde uitvoeringsvorm kan zelfstandig draaien en functioneert als een asynchrone sleepringankermachine waarvan de rollen van stator en rotor omgewisseld zijn.
De sleepringen worden via borstels verbonden met het primaire (driefasen)net; de collector beweegt langs mp (stellen) borstels (m is het gewenste aantal fasen; m ≧ 3). Draait de omzetter met de hoeksnelheid ωm , dan ontstaat tussen deze borstels een spanning met de frequentie ƒ2; men kan dus aan de borstels op de collector meerfasige energie met de frequentie ƒ2 afnemen. Ook bij de commutatorfrequentieomzetter bepaalt de aard van de gekozen aandrijfmotor of, en binnen welke grenzen, ƒ2 gevarieerd kan worden. Ook is hierbij de amplitude van de secundaire spanning evenredig met ƒ2 , dus niet vrij instelbaar.
3. Motor-generatorcombinaties (aggregaten), bestaande uit een vanuit het wisselstroom- of draaistroomnet gevoede aandrijfmotor, gekoppeld met een synchrone generator voor een- of meerfasige wisselstroom. Als het aggregaat draait met de hoeksnelheid ωm en pg het aantal paren polen van de generator is, wekt deze een spanning op met de frequentie ƒg = (½pgωm)/𝜋 (zie Elektrische machine). De motor van het aggregaat neemt elektrische energie uit het net op en zet deze om in mechanische energie, die dan door de generator wordt omgezet in elektrische energie met de frequentie ƒg. Beide machines moeten geschikt zijn voor de omzetting van het volle vermogen; het systeem is daardoor in aanschaf duurder, maar daartegenover staat het voordeel dat de amplitude en de frequentie van de secundaire spanning onafhankelijk van elkaar ingesteld kunnen worden en het aantal secundaire fasen in principe onafhankelijk van het aantal primaire fasen.
Statische frequentieomzetter.
Deze heeft in principe dezelfde functie als de roterende, doch maakt daartoe gebruik van elektronische schakelingen zonder gebruik van elektromechanische principes (zie Omzetter). In het algemeen worden zowel de frequentie als de grootte van de spanning van de uitgang geregeld. Frequentieomzetters waarvan de spanning wordt geregeld, geven door fasehoekaansnijding harmonische spanningen en stromen in het voedende net en een ongunstige arbeidsfactor, vooral bij lage uitgangsspanningen. Statische frequentieomzetters ontwikkelen geen mechanische trillingen, vergen minder onderhoud en tonen een trend naar een grotere betrouwbaarheid. Er kunnen drie concepten worden onderscheiden.
1. Frequentieomzetter met een gelijkstroomtussentrap.
De netspanning wordt met een (gestuurde of een ongestuurde) gelijkrichter omgezet in een gelijkspanning en vervolgens via een filter aan een inverter toegevoerd, die deze spanning omzet in een wisselspanning.
2. Bij een cycloconverter is de maximale frequentie van de uitgangsspanning beperkt tot ongeveer de helft van de netspanningsfrequentie.
3. Frequentieomzetter met hoge interne werkfrequenties.
De energie wordt met een gemoduleerde hoogfrequente draaggolf overgedragen aan de belasting (zie Serieconverter). Een belangrijk aspect is dat de reactiesnelheid van het systeem waarin de omzetter wordt toegepast ten minste een orde groter is, hetgeen een belangrijke verbetering meebrengt van het dynamische gedrag. Frequentieomzetters van dit type lossen problemen inzake harmonische spanningen en stromen en een ongunstige arbeidsfactor geheel of gedeeltelijk op. Door gebruik te maken van een serieresonante kring zal de omzetter inherent kortsluitvast zijn.