teoria sobre conversores de frequência danfoss

TREINAMENTO DANFOSS - TEORIA SOBRE CONVERSORES

| Confidential/Property of Danfoss Drives A/S | Friday, 18 April 2014 | 2

Conversor de Frequência

Circuito Básico do Conversor de Frequência

60Hz

Fixo

0 a 1000Hz

Variável

1968 – Static Frequency Converter



Circuito Básico do Conversor de Frequência

0 a 1000Hz

Variável

VdcDrive alimentado diretamente em Corrente Contínua



Nomes comumente encontrados que designam os Conversores

-> AFD: Adjustable Frequency Drive

-> VFD: Variable Frequency Drive

-> ASD: Adjustable Speed Drive

->VSD: Variable Speed Drive

DRIVE

1968 – Static Frequency Converter



Teoria e Partes de um AFD

Quatro Partes Compõem um AFD:

• Retificador;

• Circuito Intermediário;

• Inversor;

• Controle & Regulação;



O Retificador

Retificador não Controlado

Modo de Operação do Diodo



O Retificador

Retificador não Controlado



O Retificador



O Retificador

Modo de Operação do Tiristor

Retificador Controlado



O Retificador

Retificador Trifásico Controlado



Princípio de Partida Suave (Soft Starter)

TensãoInicial

Tempo de Rampa

Voltagem

Voltagem

Tempo

Tempo

Controle do Ângulo da Fase



Partida Estrela-Triângulo Versus Soft Starter

M

M Y

I Y

I

M L

I Start 6 x In

I n

Estrêla-

Triângulo

Torque/Corrente

M L

I s-s

M s-s

I n

I Start 4 x In

Soft-start

Torque/Current

Velocidade

Velocidade



Circuito do Soft Charger

Soft Charge Carga suave do

banco de capacitores



Circuito Intermediário – DC Link

C = √3 Vp

2.π.f.R.Vondulação’



Harmônicas e Redução

Nos Conversores Danfoss não existem harmônicas múltiplas de 2 e 3

Redução das Correntes Harmônicas Pela Adição das Bobinas DC

Norma IEEE-519 (THVD= Distorção Harmônica Total de Tensão)

“Choke=Bobina=Reator=Indutor”

F= Frequência Fundamental 60Hz



O que são Harmônicas?

Harmônica é a componente de uma onda periódicacuja frequência é um múltiplo inteiro dafrequência fundamental (no caso da energiaelétrica no Brasil, de 60 Hz).

Nesta figura, vemos duas curvas: uma ondasenoidal normal, representando uma corrente deenergia "limpa", e outra onda menor,representando uma harmônica.Esta segunda onda menor representa a harmônicade quinta ordem, o que significa que suafrequência é de 5 x 60 Hz, ou 300 Hz.

Somatória das duas curvas; ilustrando bem adistorção harmônica na curva de tensão.

f =1

T



Circuito Inversor

Alarme 30 Fase U ausente

Alarme 31 Fase V ausente

Alarme 32 Fase W ausente

Alarme 16 curto-circuito entre os enrolamentos do motor ou entre os terminais u,v,w.

Alarme 14: fuga ao terra ou curto-circuito entre as fases do motor e o terra ou fuga para a massa.

Alarme 12: Excesso de corrente no motor

Alarme 13: Excesso de corrente no conversor



PWM – Pulse Width Modulation

2 até 16kHz Par. 14-01

• Modulação por Lagura de Pulso


14-00 Padrão de ChaveamentoOpções: [0] 60 AVM – Tem um menor chaveamento da frequência daportadora (Permanece ligado em 60° no topo positivo e negativo da curvasenoidal) o que indica que ele opera mais frio que o padrão SFAVM. Faixa dafrequência da portadora: 2.0kHz até 16.0kHz ajustada no P 14-01

[1] SFAVM – Padrão de chaveamento da frequência daportadora usado para frequências muito baixas, menor que 180rpm. Faixa dafrequência da portadora: 2.0kHz até 10.0kHz ajustada no P 14-01






23 = 8 combinações

Somente 6 produzem torque




A ONDA TRIANGULAR é conhecida como PORTADORA da

modulação, e é a base para o chaveamento dos IGBT’s e variar a

sua freqüência altera o “Ruído Acústico” do

motor

Par. 14-01



Operação do Conversor de Frequência



Controle e Regulação


VVC+ = Voltage Vector Control





Controle e Regulação – Princípios de Controle VVC+



Controle e Regulação – Princípios de Controle VVC+

Cálculo das Componentes da Corrente para Regulação Orientada ao Campo



Relação U/F



Controle e Regulação – Torque Constante

Exemplo de Utilização: Esteira/Correia Transportadora



Controle e Regulação – Torque Constante



Controle e Regulação – Torque Variável

Exemplo de Utilização: Bombas Centrifugas e Ventiladores



Controle e Regulação – Torque Quadrático Variável



Controle e Regulação – Freio Dinâmico ou Reostático



Controle e Regulação – Freio Dinâmico ou Reostático

O Freio é necessário?

• Três opções:

– Standard - no brake ST

– Standard with Brake SB

– Extended with Brake EB



Controle e Regulação – Extend com Freio

• Loadsharing = compartilhar a carga

• Conexão do DC bus entre os VLT’s

• Resistores de freio podem dividir a carga

• Entrada de 24Vcc para alimentar o controle



Controle e Regulação – Filtro RFI (Interferência de Radio Frequência)



Controle e Regulação – Filtro LC



Controle e Regulação – Filtro LC

Resposta da Tensão e da

Corrente sem Filtro, e com a

inclusão do Filtro LC


Opcional de Potência – Filtro SINE-WAVE


Filtro SINE-WAVE (Modo Diferencial)


Opcional de Potência – Filtro dV/dt


Filtros dv/dt (Modo Diferencial)



Controle e Regulação – Redes TN, TT e IT

TN

TT

IT

Par 14-50

Conversores de Frequência e as Medições de Rádio Interferência



Controle e Regulação – Referências de Velocidades


Estator

Rotor


Motor Elétrico


Motor Elétrico - Relação Torque x Velocidade



Motor Elétrico - Torque Acima da Velocidade Síncrona

Velocidade (RPM)

1800 rpm 2400 rpm 3000 rpm 36000 rpm

Velo

cid

ad

e s

íncro

na



Esquema Básico de Potência dos Soft Starters

Soft Starter

L1 T1

L2 T2

L3 T3


Esquema Elétrico de uma Soft Starters

Soft Starter

L1

L2

L3

Módulo de

Identidade

Placa de Controle

Módulo

Snubber/

Sobretensão

CTs •SCRs

PT

Ventilador

Sete Componentes Principais

• Placa de Controle

• SCRs

• Módulo de Identidade

• Módulo Snubber/Sobretensão

• Ventilador(es)

• Transformador de Potência

• Transformador de Corrente


L1

L2

L3

T1

T2

T3

Módulo de

Identidade

•Módulo de Controle Principal

Módulo

Snubber/

Sobretensão

CTs SCRs

PT

Fan

Esquema Elétrico de uma Soft Starters

Soft Starter

Áreas mais expostas a danos:

• SCRs

• Módulo de Controle Principal

• Transformadores de Potência



Princípio de Partida Suave (Soft Starter)

TensãoInicial

Tempo de Rampa

Voltagem

Voltagem

Tempo

Tempo

Controle do Ângulo da Fase

teoria sobre conversores de frequência danfoss

Technology