Como proveedor experimentado de unidades de frecuencia variable trifásica (VFD), he sido testigo de primera mano el papel fundamental que juegan estos dispositivos en aplicaciones industriales y comerciales modernas. Comprender las formas de onda de salida de un VFD trifásico es crucial para cualquier persona involucrada en la selección, instalación o mantenimiento de estos sistemas. En esta publicación de blog, profundizaré en las complejidades de estas formas de onda, su importancia y cómo se relacionan con el rendimiento de nuestros productos.
Principios básicos de VFD trifásico
Antes de explorar las formas de onda de salida, revisemos brevemente los principios básicos de VFD trifásico. Un VFD es un dispositivo electrónico que controla la velocidad de un motor de CA variando la frecuencia y el voltaje de la alimentación suministrada a él. Esto se logra a través de un proceso llamado conversión de potencia, que generalmente involucra tres etapas principales: rectificación, filtrado de bus de CC e inversión.
La etapa de rectificación convierte la potencia de CA entrante en potencia de CC. Esto generalmente se realiza utilizando un rectificador de puente de diodo, que permite que la corriente fluya en una sola dirección. La potencia de CC se filtra luego por un condensador o un inductor a suavizar cualquier ondulación y proporcionar un voltaje de CC estable. Finalmente, la etapa de inversión convierte la potencia de CC nuevamente en potencia de CA con una frecuencia y voltaje variables. Esto se logra utilizando transistores bipolares de puerta aislada (IGBT) u otros dispositivos de semiconductores de potencia.
Formas de onda de salida de un VFD trifásico
Las formas de onda de salida de un VFD de tres fase son típicamente tres formas de onda sinusoidales que están 120 grados fuera de fase entre sí. Estas formas de onda son generadas por la etapa del inversor del VFD y se utilizan para conducir el motor de CA. La forma y las características de estas formas de onda pueden tener un impacto significativo en el rendimiento del motor y el sistema general.
Forma de onda sinusoidal
La forma de onda de salida ideal de un VFD de tres fase es una forma de onda sinusoidal pura. Una forma de onda sinusoidal tiene una forma suave y continua que se parece mucho a la forma de onda natural de la potencia de CA. Se prefiere este tipo de forma de onda porque minimiza la distorsión armónica, reduce las pérdidas del motor y mejora la eficiencia del motor.
En la práctica, sin embargo, es difícil generar una forma de onda sinusoidal pura debido a las limitaciones de los dispositivos semiconductores de potencia y los algoritmos de control utilizados en el VFD. Como resultado, la forma de onda de salida de un VFD generalmente contiene cierta cantidad de distorsión armónica. Los armónicos son frecuencias no deseadas que son múltiplos de la frecuencia fundamental de la forma de onda. Estos armónicos pueden causar una variedad de problemas, incluido el sobrecalentamiento del motor, el aumento de la interferencia electromagnética (EMI) y la calidad de potencia reducida.
Forma de onda de modulación de ancho de pulso (PWM)
Para reducir la distorsión armónica y mejorar la calidad de la forma de onda de salida, la mayoría de los VFD trifásicos usan una técnica llamada Modulación de ancho de pulso (PWM). PWM es un método para controlar el voltaje promedio de una forma de onda variando el ancho de los pulsos. En una forma de onda PWM, el voltaje de salida se enciende y se apaga a alta frecuencia, típicamente en el rango de 2 a 20 kHz. El ancho de los pulsos se ajusta para controlar el voltaje promedio de la forma de onda.
Al usar PWM, el VFD puede generar una forma de onda que se aproxima a una forma de onda sinusoidal. La conmutación de alta frecuencia del voltaje de salida ayuda a suavizar la forma de onda y reducir la distorsión armónica. Sin embargo, PWM también introduce algunos desafíos nuevos, como el aumento de EMI y mayores pérdidas de cambio en los dispositivos de semiconductores de potencia.
Forma de onda de modulación del vector espacial (SVM)
Otra técnica que se usa comúnmente en VFD trifásicos es la modulación del vector espacial (SVM). SVM es una forma más avanzada de PWM que utiliza un vector espacial tridimensional para representar los voltajes de salida trifásicos. Al usar SVM, el VFD puede generar una forma de onda que tiene una distorsión armónica aún más baja y una mejor calidad de potencia que una forma de onda PWM tradicional.
SVM funciona dividiendo el espacio de voltaje trifásico en varios sectores y seleccionando los estados de conmutación apropiados de los IGBT para generar el voltaje de salida deseado. Los estados de conmutación se eligen en función de la posición del vector de voltaje de referencia en el espacio de voltaje. Esto permite que el VFD genere una forma de onda que sigue de cerca el vector de voltaje de referencia y minimiza la distorsión armónica.
Importancia de las formas de onda de salida en VFD trifásicos
Las formas de onda de salida de un VFD trifásico juegan un papel crucial en el rendimiento y la confiabilidad del motor y el sistema general. Estas son algunas de las razones clave por las cuales las formas de onda de salida son importantes:
Rendimiento del motor
La calidad de la forma de onda de salida puede tener un impacto significativo en el rendimiento del motor. Una forma de onda sinusoidal pura o una forma de onda con baja distorsión armónica puede reducir las pérdidas del motor, mejorar la eficiencia y extender la vida útil del motor. Por otro lado, una forma de onda con alta distorsión armónica puede causar sobrecalentamiento del motor, aumento de la vibración y la reducción de la salida de torque.
Calidad de poder
Las formas de onda de salida de un VFD de tres fase también pueden afectar la calidad de potencia del sistema eléctrico. Los armónicos generados por el VFD pueden causar distorsión de voltaje, aumentar la corriente neutra e interferencia con otros equipos eléctricos. Al usar un VFD con una forma de onda de salida armónica baja, se puede mejorar la calidad de potencia del sistema y se puede reducir el riesgo de problemas eléctricos.
Compatibilidad electromagnética (EMC)
Las formas de onda de salida de un VFD de tres fase también pueden generar interferencia electromagnética (EMI) que puede afectar el funcionamiento de otros equipos eléctricos. Al usar un VFD con una forma de onda de salida de EMI baja, se puede reducir el riesgo de EMI y se puede mejorar la compatibilidad electromagnética (EMC) del sistema.
Nuestros productos VFD trifásicos
En nuestra empresa, ofrecemos una amplia gama de VFD trifásicos diseñados para satisfacer las diversas necesidades de nuestros clientes. Nuestros VFD están disponibles en varias clasificaciones de energía, niveles de voltaje y opciones de control, y son adecuadas para una variedad de aplicaciones, incluidas660V-690V VFD,1.5kW VFD, yBomba de ventilador VFD.
Nuestros VFD están equipados con algoritmos de control avanzados y dispositivos de semiconductores de potencia que nos permiten generar formas de onda de salida de alta calidad con baja distorsión armónica. Utilizamos técnicas PWM y SVM de última generación para garantizar que nuestros VFD proporcionen operaciones suaves, eficientes y confiables. Además, nuestros VFD están diseñados para cumplir con los más altos estándares de compatibilidad electromagnética (EMC) y calidad de potencia, asegurando que puedan usarse en una amplia gama de sistemas eléctricos sin causar interferencia u otros problemas.
Contáctenos para comprar y consulta
Si está interesado en aprender más sobre nuestros VFD trifásicos o tiene alguna pregunta sobre las formas de onda de salida u otros aspectos técnicos de nuestros productos, no dude en contactarnos. Nuestro equipo de ingenieros experimentados y personal de soporte técnico está disponible para proporcionarle información detallada, asistencia técnica y soluciones personalizadas para satisfacer sus necesidades específicas.
Creemos que nuestros VFD de tres fase ofrecen la mejor combinación de rendimiento, confiabilidad y valor en el mercado. Ya sea que esté buscando un VFD para una pequeña aplicación industrial o un gran proyecto comercial, tenemos la experiencia y los productos para cumplir con sus requisitos. Contáctenos hoy para comenzar una discusión sobre su proyecto y cómo nuestros VFD pueden ayudarlo a lograr sus objetivos.
Referencias
- Boldea, I. y Nasar, SA (1999). Unidades eléctricas: conceptos, aplicaciones y esquemas de control. CRC Press.
- Krishnan, R. (2001). Unidades de motor eléctrico: modelado, análisis y control. Prentice Hall.
- Mohan, N., Undeland, TM y Robbins, WP (2012). Power Electronics: convertidores, aplicaciones y diseño. Wiley.