Inversor De Frequência

Introdução

A eletrônica de potência, com o passar do tempo, vem tornando mais fácil (e mais

barato) o acionamento em velocidade variável de motores elétricos. Com isto,

sistemas que antes usavam motores CC, pela facilidade de controle, hoje podem

usar motores CA de indução graças aos Inversores de Frequência, também

chamados de Conversores de Frequência. Em paralelo ao avanço da eletrônica de

potência, a microeletrônica, por meio de microprocessadores e

microcontroladores, tem auxiliado muito o acionamento de máquinas CA,

permitindo a implementação de funções complexas num tempo de processamento

cada vez mais curto. Isto tem permitido a implementação de sofisticados

algoritmos de controle que possibilitam o acionamemnto de alto desempenho com

o emprego de motores de indução de série.

A título de exemplo, podemos citar que motores de indução acionados por meio

de Inversores de Frequência podem substituir, com vantagens, os sistemas de

controle de fluxo com válvulas (bombas) ou dampers (ventiladores).

Ideia Básica de funcionamento

O sinal AC da rede é convertido em DC, e este novamente em AC, porém,

agora pulsando e com largura modulada, assim podemos ajustar sua frequência e

sua tensão e com isso controlar sua velocidade e seu torque.

Blocos básicos de um inversor

Hoje, existem vários inversores de frequência disponíveis, obviamente,

possuem diferenças de um fabricante para outro, seja para agregar valor, ou para

reduzir custos. Porém, sua estrutura básica é comum para a maioria dos

fabricantes. Vejamos:

Descrição dos blocos

Unidade Central de Processamento (CPU). Tem como base de

processamento um microcontrolador ou ainda um microprocessador, porém, este

último necessita de memórias agregadas. Pode ser considerado o cérebro do

inversor de frequência, pois é neste bloco que todos os dados do sistema e

parâmetros ficam armazenados. A CPU também é responsável pela geração da

lógica de pulsos para os transistores.

Interface Homem Máquina (IHM). É o bloco de interação entre o usuário e

máquina, é neste bloco que ocorre a parametrização, ou seja, é através deste bloco

que as informações como, frequência e torque são inseridas no inversor, além de

permitir a visualização do que esta ocorrendo.

Interface eletrônica

Permite a comunicação com dispositivos externos. Neste bloco, poderá

existir: módulos de redes de comunicação, entradas para sinais analógicos de 0 a

10V ou 4 a 20 mA, entradas digitais, saídas programáveis etc.

Etapa de Potência

É constituída pelo retificador trifásico de potência, que através do

barramento DC, alimenta um módulo com seis transistores IGBT (Insulated Gate

Bipolar Transistor). Esta etapa é comum a todos os inversores, assim,

detalharemos um pouco melhor.

Arquitetura Básica da Etapa de Potência

A arquitetura de um inversor de frequência (etapa de potência) é

basicamente composta por uma etapa retificadora, uma etapa de filtragem e uma

etapa de chaveamento.

Descrição / Ilustração das Etapas

Seção Retificadora: Consiste em uma ponte retificadora trifásica onde, seis

diodos retificam a tensão trifásica da rede R S T proporcionando uma saída

continua, porém, com uma certa ondulação ou “ripple” que será minimizada pelo

barramento DC.

A tensão de pico na carga, desconsiderando as quedas nos diodos, pode ser

calculada por:

VP carga = √2 . V(rms)

A tensão DC ou tensão média na saída do retificador pode ser calculada

pela seguinte expressão:

VDC = 2,34 . V(rms)

Onde:

V(rms) é a tensão de fase da alimentação, ou seja, medida entre fase e

neutro.

A dedução do número 2,34 não faz parte do escopo deste material, mas

pode ser consultada no seguinte link:

http//www.dee.feis.unesp.br/gradua/elepot/cap2/fr15.html

A figura seguinte ilustra uma ponte retificadora trifásica, com carga

puramente