Variador de Frecuencia

Integrantes : Ives Castro Adan Yañez

Docente : Salvador BurtonSección :168

Electrónica de Potencia II

Variador o Convertidor de Frecuencia

• Es un dispositivo o sistema electrónico para el control de la velocidad para motores de inducción de CA, el cual se alimenta con un voltaje y una frecuencia constantes, y entrega al motor un voltaje y frecuencia variables.

• También se les suele denominar inversores (inverter) o variadores de velocidad.

Tipos de convertidores de Frecuencia

• Baja tensión 0.75W – 250KW

• Media Tensión 250KW – 100MW

Funcionamiento

• Se alimenta al equipo con un voltaje de corriente alterna (CA), el equipo primero convierte la CA en corriente directa (CD), por medio de un puente rectificador (diodos o SCR´s), este voltaje es filtrado por un banco de capacitores interno, con el fin de suavizar el voltaje rectificado y reducir la emisión de variaciones en la señal; posteriormente en la etapa de inversión, la cual está compuesta por transistores (IGBT), que encienden y apagan en determinada secuencia (enviando pulsos) para generar una forma de onda cuadrada de voltaje de CD a un frecuencia constante, y su valor promedio tiene la forma de onda senoidal de la frecuencia que se aplica al motor.

Variador de Frecuencia

Curvas tensión de arranque

Etapas de Funcionamiento

Etapa Rectificadora

• Convierte la tensión alterna de entrada en continua mediante rectificadores de diodos, tiristores, etc.

Etapa Intermedia

• Condensadores de gran capacidad (y a veces también bobinas),almacenan y filtran la c.c. rectificada, para obtener un valor de tensión continua estable, y reserva de energía suficiente para proporcionar la intensidad requerida por el motor y reducir la emisión de variaciones en la señal

Etapa intermedia

• Chopper de frenado : Cuando la tensión en el circuito intermedio de un convertidor de frecuencia sobrepasa un limite determinado, un chopper de frenado conecta el circuito a una resistencia de frenado, evitando la Sobretensión .

Etapa Inversora

• Está compuesta por transistores (IGBT), que conmutan y no conmutan en determinada secuencia (enviando pulsos) para generar una forma de onda cuadrada de voltaje de CD a un frecuencia constante, y su valor promedio tiene la forma de onda senoidal de la frecuencia que se aplica al motor.

• El proceso de conmutación de los transistores es llamado PWM "Pulse Width Modulation" Modulación por ancho de pulso.

Inversor

• El inversor consiste de seis IGBT’s que conducen y no conducen en una secuencia tal que producen un voltaje en forma de pulsos cuadrados que se alimentan al motor.

• Para variar la frecuencia del motor, el número de pulsos y su ancho se ajustan resultando en un tiempo de ciclo mayor para bajar la velocidad o tiempo de ciclo menor para subir la velocidad. Para cada frecuencia específica hay un número óptimo de pulsos y anchos que producen la menor distorsión armónica en la corriente que se aproxime a la señal senoidal.

Etapa Inversora

Etapa de Control PWM

• Esta etapa controla los IGBT para generar los pulsos variables de tensión y frecuencia. Y además controla los parámetros externos en general, etc. Los variadores mas utilizados utilizan modulación PWM (Modulación de Ancho de Pulsos).

• Los inversores PWM o de ancho de pulso modulado. Este tipo es capaz de controlar la magnitud y frecuencia de la señal de salida mediante la modulación del ancho del pulso de los interruptores del inversor.

Etapa de Control PWM

• Con el propósito de obtener una señal de voltaje a la salida del inversor con la frecuencia deseada, se compara una señal de control senoidal a la frecuencia deseada con una señal de onda triangular. La frecuencia de la onda triangular corresponde a la frecuencia de interrupción del inversor y por lo general se mantiene constante. La frecuencia de la señal de control es conocida como la frecuencia modulante, mientras que la frecuencia de interrupción es conocida como frecuencia de acarreo.

Etapa de Control PWM

• Para obtener  voltajes 3ø balanceados a la salida del inversor PWM,  una señal triangular se compara con tres voltajes de control seno con 120° fuera de fase.    

Etapas de Funcionamiento

Esquema de conexión

Aplicaciones

• Trasportadoras

• Bombas y ventiladores centrífugos

• Ascensores y elevadores

• Compresores de aire

• Trituradoras de Minerales

Variador de Frecuencia

Bibliografía

• http://ingenieros.es/files/proyectos/Variadores_de_frecuencia

• http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lep/salvatori_a_m/capitulo4

• http://www.unicauca.edu.co/ai/publicaciones/ISAShow_Diaz.pdf

• http://new.abb.com/drives/es/convertidores-baja-tension-ca/proposito-general

Gracias por su Atención