Os fornecedores de conversores de frequência de quatro quadrantes lembram que a maioria dos conversores de frequência comuns utiliza pontes retificadoras de diodos para converter energia CA em energia CC e, em seguida, utiliza a tecnologia de inversor IGBT para converter a energia CC em energia CA com tensão e frequência ajustáveis. Este tipo de conversor de frequência só pode operar no 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 realimentação do motor para a rede elétrica. Em algumas aplicações onde os motores elétricos precisam realimentar energia, como elevadores, guindastes e sistemas de centrífugas, uma unidade de frenagem resistiva só pode ser adicionada ao conversor de frequência de dois quadrantes para consumir a energia realimentada do motor elétrico. Além disso, em algumas aplicações de alta potência, as pontes retificadoras de diodos causam séria poluição harmônica na rede elétrica.
Para permitir que o conversor de frequência opere no estado de geração de energia, realimentando a energia de frenagem para a rede, reduzindo o consumo de energia e alcançando a operação nos quatro quadrantes, geralmente existem dois métodos:
1. Equipar o conversor de frequência com uma ou mais unidades de realimentação de energia, que podem ser conectadas em paralelo para injetar energia na rede, mas não conseguem ajustar automaticamente a tensão do barramento, os harmônicos e os fatores de potência. Este método é de baixo custo e pode reduzir o consumo de energia até certo ponto, mas o efeito é relativamente baixo e não possui função de otimização ou proteção para a operação do conversor de frequência;
2. Equipar um conversor de frequência com um front-end ativo, comumente conhecido como AFE (Active Front-End), permite obter retificação controlável e realimentação de energia. A tensão do barramento e o fator de potência podem ser ajustados, reduzindo efetivamente os harmônicos. Dentro de uma determinada faixa, o impacto das flutuações de tensão do barramento pode ser praticamente ignorado. Este método é eficaz, mas o custo é relativamente alto. Geralmente é utilizado em situações onde os requisitos de fator de potência são elevados ou onde há necessidade de frenagem frequente, como em elevadores, içamento e descida em minas, etc.
Introdução ao Front-End Ativo (AFE)
O front-end ativo permite retificação controlável e realimentação de energia. Nosso MD050 é um front-end ativo, diferente das unidades de realimentação de energia comuns. O processador do front-end ativo é um chip DSP de alta velocidade que permite retificação controlável. O fator de potência é muito alto, geralmente chegando a 99%, e a distorção harmônica é muito baixa, geralmente inferior a 5%. A tensão do barramento é ajustável e, mesmo com flutuações na tensão de entrada, garante uma tensão constante dentro de uma determinada faixa.