Los proveedores de equipos de soporte para convertidores de frecuencia le recuerdan que, con el avance de la tecnología de conversión de frecuencia, la aplicación de motores de CA se está generalizando cada vez más. El uso de la regulación de velocidad por conversión de frecuencia puede mejorar la precisión del control, la eficiencia de producción y la calidad del producto de la maquinaria, lo que facilita la automatización del proceso de producción. Los sistemas de accionamiento de CA ofrecen un excelente rendimiento de control y un importante ahorro de energía en diversas situaciones de producción.
Aplicación del convertidor de frecuencia
En nuestro país, el consumo eléctrico de los motores eléctricos representa entre el 60% y el 70% de la generación eléctrica nacional, y el consumo anual de ventiladores y bombas de agua representa un tercio del consumo eléctrico nacional. La principal razón de esta situación es que el método tradicional de control de velocidad para ventiladores, bombas de agua y otros equipos consiste en ajustar el suministro de aire y agua mediante la apertura de los deflectores y válvulas de entrada o salida. La potencia de entrada es elevada y se consume una gran cantidad de energía en el proceso de interceptación de los deflectores y válvulas.
Debido a que la mayoría de los ventiladores y bombas de agua son cargas de par planas, la potencia en el eje y la velocidad tienen una relación cúbica. Por lo tanto, al disminuir la velocidad de los ventiladores y bombas de agua, el consumo de energía también disminuye considerablemente. Por lo tanto, existe un gran potencial de ahorro energético. La medida más eficaz para ahorrar energía es utilizar un convertidor de frecuencia para regular el caudal. La aplicación de convertidores de frecuencia ofrece una tasa de ahorro de energía del 20 % al 50 %, con beneficios significativos.
Muchas máquinas requieren motores eléctricos para ajustar la velocidad según las necesidades del proceso. Anteriormente, debido a la dificultad de regular la velocidad de los motores eléctricos de CA y a los altos requisitos de rendimiento de la regulación de velocidad, se utilizaba la regulación de velocidad de CC. Sin embargo, los motores eléctricos de CC presentan estructuras complejas, grandes volúmenes y un mantenimiento difícil en invierno. Por lo tanto, con la consolidación de la tecnología de regulación de velocidad de frecuencia variable, la regulación de velocidad de CA está reemplazando gradualmente a la de CC, requiriendo a menudo un control de par cuantitativo y directo para satisfacer diversas necesidades del proceso.
Al utilizar un convertidor de frecuencia para accionar un motor eléctrico, la corriente de arranque es baja, lo que permite un arranque suave y una regulación continua de la velocidad. Esto facilita el control de la aceleración y la desaceleración, permitiendo que el motor alcance un alto rendimiento y un ahorro de energía significativo. Por lo tanto, los convertidores de frecuencia se han utilizado cada vez más en la producción industrial y en la vida diaria.
Problemas existentes y contramedidas
Con la expansión del ámbito de aplicación de los convertidores de frecuencia, surgen cada vez más problemas durante su funcionamiento, principalmente armónicos de alto orden, ruido y vibración, adaptación de carga, calentamiento y otros. Este artículo analiza estos problemas y propone las medidas correspondientes.
El circuito principal de un convertidor de frecuencia universal generalmente consta de tres partes: rectificación, inversión y filtrado. La rectificación consiste en un rectificador de puente trifásico no controlado, la filtración intermedia utiliza un condensador de gran capacidad como filtro y el inversor es un inversor de puente IGBT de tres terminales con entrada de forma de onda PWM. La tensión de salida contiene armónicos distintos de la onda fundamental, y los armónicos de orden inferior suelen tener un mayor impacto en la carga del motor, causando ondulación de par. Los armónicos de orden superior aumentan la corriente de fuga del cable de salida del convertidor de frecuencia, lo que resulta en una salida insuficiente del motor. Por lo tanto, es necesario suprimir los armónicos de orden alto y bajo emitidos por el convertidor de frecuencia. Los siguientes métodos pueden utilizarse para suprimirlos.
1. Aumente la fuente de alimentación del convertidor de frecuencia.
La impedancia interna de la fuente de alimentación suele actuar como amortiguador de la potencia reactiva del condensador de filtrado de CC del convertidor de frecuencia. Cuanto mayor sea la impedancia interna, menor será el contenido armónico. Esta impedancia interna constituye la impedancia de cortocircuito del transformador. Por lo tanto, al elegir una fuente de alimentación para un convertidor de frecuencia, es recomendable elegir un transformador con una alta impedancia de cortocircuito.
2. Instalar el reactor
Conecte reactancias adecuadas o instale filtros de armónicos en serie entre los terminales de entrada y salida del convertidor de frecuencia. El filtro es de tipo LC, que absorbe los armónicos y aumenta la impedancia de la fuente de alimentación o la carga para lograr la supresión.
3. Operaciones múltiples utilizando transformadores
El convertidor de frecuencia universal es un rectificador de seis pulsos que genera armónicos de gran magnitud. Si se adopta un funcionamiento multifásico de transformadores con una diferencia de ángulo de fase de 30° entre sí, la combinación de transformadores Y-△ y △-△ puede generar un efecto de 12 pulsos, lo que reduce las corrientes armónicas de bajo orden y suprime eficazmente los armónicos.
4. Configurar armónicos dedicados
Configure un filtro dedicado para detectar el convertidor de frecuencia y la fase, y genere una corriente con la misma amplitud y fase opuesta que la corriente armónica, que se pasa al convertidor de frecuencia para absorber eficazmente la corriente armónica.