El convertidor de frecuencia, también conocido como variador de velocidad, variador de CA, frecuencia variable de voltaje variable o variador de frecuencia, es un dispositivo de intercambio electrónico de potencia que convierte la potencia de CA nominal fija de la red eléctrica en voltaje variable y potencia de frecuencia adecuada para la regulación de la velocidad del motor de CA.
Principio de funcionamiento
El circuito principal de un convertidor de frecuencia normalmente consta de tres partes principales: rectificación, filtrado e inversión, que realizan la conversión de energía CA-CC-CA.
Proceso de Rectificación (AC-DC)
La potencia de CA de entrada se rectifica en potencia de CC pulsante mediante un puente rectificador de diodos.
Proceso de filtrado de CC
La potencia de CC ingresa al circuito intermedio de CC y se filtra mediante capacitores e inductores de suavizado para obtener un voltaje de CC relativamente estable. Este paso también almacena algo de energía para hacer frente a los cambios de carga durante el funcionamiento del motor.
Proceso de inversión (DC-AC)
La energía CC estable se convierte en energía CA mediante IGBT bajo el control de un microprocesador.
Métodos de control de motores
Al lograr la regulación de velocidad de un motor, se deben tomar las medidas necesarias para garantizar que la velocidad y el par del motor cumplan con los requisitos del equipo.
Control V/F
Controla directamente el voltaje y la frecuencia de salida; El rendimiento no es alto, pero es insensible a los parámetros del motor y adecuado para aplicaciones de regulación de velocidad donde no se requiere alta precisión.
Control de vectores (VC)
Desacopla la corriente en corriente de excitación y corriente de par, lo que permite un control más preciso de la salida del motor y una mejor adaptación a diferentes condiciones de carga, adecuado para aplicaciones de alta gama. La desventaja es su sensibilidad a los parámetros del motor; En aplicaciones prácticas, la vinculación del flujo del rotor puede ser difícil de observar debido a varias razones, lo que lleva a una diferencia significativa entre los resultados reales y teóricos.
Control de par directo (DTC)
Controla directamente la corriente del estator, simplificando los cálculos matemáticos. Es relativamente menos sensible a los parámetros del motor y al control vectorial, pero puede producir pulsaciones de par y de enlace de flujo.
El control V/F, el control vectorial y el DTC tienen sus ventajas y desventajas. En aplicaciones prácticas, se debe seleccionar el método de control apropiado en función de factores como las características del motor, la salida requerida y las condiciones de carga.
En conclusión, el convertidor de frecuencia logra un control de velocidad suave y eficiente de los motores de CA a través de tres etapas principales: rectificación, filtrado e inversión, utilizando control VF y control VD. Comprender los principios del variador de frecuencia y los métodos de control del motor es crucial para seleccionar y combinar con precisión diferentes cargas y aprovechar al máximo el rendimiento del equipo.