O fornecedor de unidades de feedback lembra que a maioria dos conversores de frequência comuns utiliza pontes retificadoras de diodos para converter energia CA em CC e, em seguida, utiliza a tecnologia de inversor IGBT para converter a energia CC em energia CA com tensão e frequência ajustáveis para controlar motores CA. Este tipo de conversor de frequência só pode operar em modo elétrico, sendo por isso denominado conversor de frequência de dois quadrantes. Devido ao uso de uma ponte retificadora de diodos no conversor de frequência de dois quadrantes, é impossível obter fluxo de energia bidirecional, portanto, não é possível retornar a energia do sistema de feedback do motor para a rede elétrica. Em algumas aplicações onde os motores elétricos precisam de energia de retorno, como elevadores, guindastes, sistemas de centrífugas e unidades de bombeamento, só é possível adicionar uma unidade de frenagem resistiva ao conversor de frequência de dois quadrantes para consumir a energia de retorno do motor elétrico. Além disso, as pontes retificadoras de diodos podem causar séria poluição harmônica na rede elétrica.
Os módulos de potência IGBT podem alcançar fluxo de energia bidirecional. Se o IGBT for usado como uma ponte retificadora, um DSP de alta velocidade e alta capacidade de processamento é utilizado para gerar pulsos de controle SVPWM. Por um lado, é possível ajustar o fator de potência de entrada, eliminar a poluição harmônica da rede elétrica e tornar o inversor verdadeiramente um "produto verde". Por outro lado, a energia gerada pela realimentação do motor elétrico pode ser enviada de volta para a rede elétrica, resultando em economia de energia.
Para um motor, os chamados quatro quadrantes referem-se à sua curva característica mecânica, que permite operar em todos os quatro quadrantes do eixo mecânico. O primeiro quadrante representa o estado de rotação direta, o segundo o estado de frenagem com realimentação, o terceiro o estado de rotação inversa e o quarto o estado de frenagem com realimentação. Um conversor de frequência capaz de operar o motor nos quatro quadrantes é chamado de conversor de frequência de quatro quadrantes. Simplificando, um conversor de frequência comum de dois quadrantes só consegue acionar o motor para girar para frente ou para trás, operando nos quadrantes um e três. A energia cinética gerada quando o motor elétrico está em marcha lenta é desperdiçada. Um conversor de frequência de quatro quadrantes (referindo-se à frenagem do motor elétrico) não só permite acionar o motor em ambas as direções (direta e inversa), como também converte a energia cinética do motor em marcha lenta em energia elétrica, injetando-a de volta na rede elétrica. Isso faz com que o motor elétrico opere como gerador. É mais comumente utilizado em aplicações de otimização.
O conversor de frequência de quatro quadrantes atende a diversos requisitos de aplicações industriais, sendo especialmente adequado para cargas com alta inércia e potencial energético, como equipamentos de elevação. Esses equipamentos possuem grande inércia rotacional (GD) e pertencem a sistemas de trabalho contínuo de curta duração. A desaceleração de alta para baixa velocidade é significativa, e o tempo de frenagem é curto, exigindo forte efeito de frenagem ou frenagem elétrica de longa duração para serviço pesado. Para melhorar a eficiência energética e reduzir as perdas durante a frenagem, a energia de desaceleração é recuperada e injetada na rede elétrica, resultando em economia de energia e proteção ambiental.
A aplicação típica de um conversor de frequência de quatro quadrantes é em situações com características de carga potenciais, como elevadores, tração de locomotivas, máquinas de reboque de poços de petróleo, centrífugas, etc. Em algumas aplicações de alta potência, um conversor de frequência de quatro quadrantes também é necessário para reduzir a poluição harmônica na rede elétrica.
As vantagens de um conversor de frequência de quatro quadrantes
1. Comparado aos conversores de frequência de dois quadrantes comuns, ele é mais eficiente em termos de energia; o conversor de frequência de quatro quadrantes utiliza módulos IGBT como dispositivos de retificação para alcançar o fluxo de energia bidirecional. Sem a necessidade de quaisquer dispositivos externos, ele pode realimentar a energia regenerada para a rede elétrica, alcançando uma operação com economia de energia.
2. Reduzir a corrente harmônica na rede elétrica e atingir um fator de potência próximo de 1 em plena carga; Conversores de frequência comuns, devido ao uso de retificação por diodo, geram uma proporção significativa de componentes harmônicos, causando séria poluição na rede elétrica, interferindo no funcionamento normal de outros equipamentos e até mesmo danificando outros dispositivos. O conversor de frequência vetorial de quatro quadrantes utiliza módulos IGBT como dispositivos de retificação e gera pulsos de controle PWM com DSP de alta velocidade e alta capacidade de processamento, o que permite ajustar o fator de potência e eliminar a poluição harmônica na rede elétrica, tornando o conversor de frequência um verdadeiro "produto verde".