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Inversores
» Rodrigo Balani N˚ 042373» Luiz Felipe Perrella N˚ 051273
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InversoresA eletrônica de potência, vem com o passar do tempo, tornando mais
fácil (e mais barato) o acionamento de motores. Com isto, sistemas que antes usavam motores CC, pela facilidade de controle, hoje podem usar
motores CA de indução graças aos Inversores.
Em paralelo com o avanço da eletrônica de potência, a microeletrônica, por meio de microprocessadores e microcontroladores, tem auxiliado
muito o acionamento de máquinas CA, deixando os Inversores de Freqüência com funções cada vez mais complexas.
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O que são?
Inversores são dispositivos eletrônicos que convertem a tensão da rede alternada senoidal, em tensão contínua de amplitude e freqüência constantes e finalmente convertem esta última, em uma tensão de amplitude e freqüência variáveis.
Além disso, hoje em dia, eles possuem muitas outras funções que auxiliam no controle de motores entre outras coisas.
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Aplicações Destinados inicialmente a aplicações mais simples, os inversores de
freqüência são atualmente encontrados nos mais diversos usos, desde o acionamento de bombas até complexos sistemas de automação industrial.
Grande parte das aplicações como bombas, ventiladores e máquinas simples, necessitam apenas de variação de velocidade e partidas suaves, sendo atendidas plenamente com o uso de inversores com tecnologia Escalar.
Outras aplicações como elevadores, guinchos e bobinadeiras necessitam além da variação da velocidade, uma variação do torque, operações em baixíssima rotação e alta velocidade de resposta necessitam de inversores com tecnologia Vetorial de Fluxo
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Diagrama de Blocos
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Retificador
A tensão de alimentação é do tipo tensão alternada trifásica oumonofásica com freqüência fixa (ex 3 x 380V/60Hz ou 1 x 220V/60Hz)
A retificação pode ser feita de maneira controlada ou não controlada
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Retificador
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Circuito Intermediário
O Circuito intermediário pode ser visto como um reservatório do qual o motor pode drenar energia através do inversor. Serve também para deixar a tensão pulsante em tensão contínua
Tipos de circuito intermediário:- Inversor fonte de corrente
- Inversor fonte de tensão
- Circuito intermediário com tensão CC variável
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Circuito IntermediárioInversor fonte de corrente
Inversor fonte de tensão
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Circuito IntermediárioCircuito intermediário com tensão CC variável
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Inversor
O inversor é a última conexão do inversor de freqüência antes do motore o ponto final onde a adaptação da tensão de saída ocorre.Do circuito intermediário o conversor pode receber tanto:
• Uma corrente contínua variável• Uma tensão contínua variável• Uma tensão contínua constante.
Em todos os casos o inversor assegura que a saída para o motor se tornavariável. Em outras palavras, a freqüência para o motor é gerada no inversor.Se a corrente ou tensão são variáveis, o inversor gera apenas a freqüência. Sea tensão é constante o inversor gera a tensão e a freqüência.
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Topologias
Inversores MonofásicosInversor monofásico em ponteInversor monofásico em ponte com ponto médioInversor Push-Pull
Inversores Trifásicos
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Inversores MonofásicosInversor Monofásico em ponte Com carga resistiva
Circuito Forma de Onda
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• Com carga indutiva
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Análise do circuito com carga indutiva
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Análise do circuito com carga indutiva
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Análise do circuito com carga indutiva
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Análise do circuito com carga indutiva
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Inversor monofásico em ponte com ponto médio
Principal vantagem: um único braço a ser comandadoPrincipal desvantagem: tensão reduzida na saída (+/- E/2)
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Inversor Push-Pull
Emprega um transformador com ponto médio no primário
Emprega apenas uma fonte CC Emprega apenas 2 chaves A carga é isolada da fonte
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Inversor Trifásico• Em cada instante existem 3
interruptores em condução
• Sempre 2 em um sentido e o outro, no sentido oposto
• Cada interruptor é mantido habilitado durante 180˚ havendo uma comutação a cada 60 ˚
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Equações Trifásico
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• Então, juntando as equações anteriores, temos:
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A potência entregue pela fonte éE
Então:
Analisando em função do ângulo Φ temos:
Para : P > 0 ou seja o fluxo de potência vai da fonte paracarga. Para : P = 0 ou seja, não há fluxo de potência
Para : P < 0 ou seja o fluxo de potência vai da carga para afonte.
Para um ângulo Φ = Π apenas os diodos conduzem.
A propriedade da reversibilidade é muito importante no acionamento de máquinas pelo fato de permitir a frenagem, com ainversão do sentido da corrente na fonte E.
Reversibilidade dos Inversores
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Controle de tensão nos inversoresControle de tensão na entrada do inversor - Amplamente usado.
- Quando se trata de uma bateria, emprega-se um conversor CC-CC
- Quando a entrada é a rede alternada, usa-se um retificador controlado.Controle de tensão na saída do inversor
- Pouco usado pois é muito complicado e gera muitas harmônicas na saídaControle de tensão dentro do inversor - Defasagem
- Modulação
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Controle de tensão interno ao inversorPor Defasagem
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• O valor de r é minimizado e assume o valor de 0,297 quando γ é 120˚.
• Na prática trabalha-se com r menor ou igual a 0,45. Assim, o valor eficaz da fundamental varia de 70% a 100% do seu valor máximo.
• Este método também é conhecido como Modulação por largura de um único pulso
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Modulação por pulsos múltiplos e iguais entre si - PWM Linear
• Extensão do método anterior
• O número de pulsos dependerá da frequência do sinal de referência dente de serra para um T especificado
• A largura dos pulsos depende do valor de tensão V1 em relação a V2
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![Page 33: Inversores » Rodrigo Balani N˚ 042373 » Luiz Felipe Perrella N˚ 051273](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070507/570638511a28abb8238f8aec/html5/thumbnails/33.jpg)
• Harmônicas consideravelmente atenuadas quando o valor da eficaz da fundamental torna-se inferior a 60% da tensão de entrada.
• Quanto maior o número de pulsos por período, mais fácil será a filtragem das harmônicas da tensão de carga
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Modulação PWM Senoidal• A frequência da fundamental é definida por uma senóide
• Os sinais de comando dos interruptores são estabelecidos por comparação dessa senóide com uma onda triangular
• Os dois sinais são sincronizados de modo que a relação entre as duas frequências seja um número N inteiro dado por:
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Tensão na carga
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Aplicação: Controle em malha aberta de um motor de máquina de lavar
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Circuito do Motor
• Torque eletromagnético:
P: número de polos;
wr: velocidade angular do fluxo no rotor;
• Variáveis: Vm, ws e wr.
![Page 38: Inversores » Rodrigo Balani N˚ 042373 » Luiz Felipe Perrella N˚ 051273](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070507/570638511a28abb8238f8aec/html5/thumbnails/38.jpg)
Controle por fluxo constante• Fluxo constante no
entreferro:
• Vm não pode ser medida diretamente.
• Aproximação: Vs/ws constante nos terminais do motor.
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Dificuldades do Projeto
• Frequência da portadora x tempo de processamento;
• Processadores: performance x custo;
• Baixas frequências: alta necessidade de memória.
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Geração PWM discreta, sincronizada e otimizada
• Discreta
Relação V/f constante;
Velocidades tabeladas em memória para leitura;
Vn e fn: valores nominais.
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Geração PWM discreta, sincronizada e otimizada
• Sincronizada
Transição entre frequências: variação zero de amplitude;
Detecção de zeros;
Aceleração suavizada, passando pelas frequências adjacentes.
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• Otimizada
onde
fa = frequência alvo
ts = período de amostragem
N = amostras por período da portadora
frequência real:
Geração PWM discreta, incronizada e otimizada