Por que um conversor de frequência precisa retificar e depois inverter o sinal?

O fornecedor da unidade de feedback lembra que existem conversores de frequência que não requerem unidades retificadoras, conhecidos como conversores de frequência CA-CA. No entanto, a grande maioria do mercado é composta por conversores de frequência CA-CC-CA, que contêm unidades retificadoras. Esse padrão é resultado de um certo grau de competição tecnológica e de mercado. Os conversores de frequência CA-CC-CA são mais baratos de produzir, mais confiáveis ​​e mais consolidados em uso, por isso são os mais utilizados. De fato, isso também está de acordo com algumas leis da ciência humana.

Por exemplo, nossas vozes agora precisam ser digitalizadas, convertidas em códigos simples de 0 a 1 e, em seguida, transmitidas para locais distantes antes de se tornarem sons reais. Como coisas simples são fáceis de quantificar e processar, tendemos a linearizar curvas complexas e, em seguida, usar métodos linearizados para aproximar e simular processos complexos do mundo real.

O conversor de frequência AC-DC-AC primeiro converte a energia CA em energia CC e, em seguida, a converte novamente em energia CA por meio de modulação IGBT. É relativamente fácil processar a energia CC de entrada durante a modulação, pois ela é linear. Do ponto de vista computacional, desde que seja dividida em muitos pequenos blocos, o efeito cumulativo é o mesmo que o de uma onda senoidal. Os dispositivos IGBT só podem ser ligados e desligados, sendo, portanto, mais adequados para o processamento de sinais em blocos.

Primeiro, converta a corrente alternada (CA) em corrente contínua (CC), o que pode parecer um processo adicional, mas, na verdade, "afiar a faca não significa cortar lenha", é muito mais fácil de qualquer maneira. Além disso, os módulos retificadores e os capacitores são componentes eletrônicos relativamente tradicionais e consolidados, com preços mais acessíveis e tamanho apenas um pouco maior.

Conversores de frequência CA-CC-CA são bastante comuns e consistem em um retificador, um sistema de filtragem e um inversor. O retificador é um retificador totalmente controlado, composto por uma ponte retificadora trifásica de diodos ou um transistor de alta potência, enquanto o inversor é um circuito de ponte trifásica composto por transistores de alta potência. Sua função é exatamente oposta à do retificador, convertendo energia CC constante em energia CA com tensão e frequência ajustáveis.

O estágio de filtragem intermediária utiliza capacitores ou reatores para filtrar a tensão ou corrente retificada. De acordo com os diferentes estágios de filtragem CC intermediários, os conversores de frequência CA-CC-CA podem ser divididos em dois tipos: tipo tensão e tipo corrente. Devido a diversos fatores, como métodos de controle e projeto de hardware, os inversores do tipo tensão são amplamente utilizados. Eles são aplicados em conversores de frequência para automação industrial (utilizando controle de tensão e frequência variáveis ​​VVVF, etc.) e em sistemas de alimentação ininterrupta (UPS, utilizando controle de tensão e frequência constantes CVCF) nas áreas de TI e fornecimento de energia.

É claro que isso não significa que o desenvolvimento de conversores de frequência CA-CA tenha cessado. O conversor de frequência matricial é um novo tipo de conversor de frequência direto CA-CC-CA, composto por nove conjuntos de chaves conectados diretamente entre a entrada e a saída trifásicas. O conversor matricial não possui um link CC intermediário e sua saída consiste em três níveis com conteúdo harmônico relativamente baixo; seu circuito de potência é simples, compacto e pode fornecer tensão de carga senoidal com frequência, amplitude e fase controláveis; o fator de potência de entrada de um conversor matricial é controlável e pode operar nos quatro quadrantes, embora os conversores matriciais apresentem muitas vantagens.

No entanto, durante o processo de comutação, não é permitido que duas chaves conduzam ou desliguem simultaneamente, o que é difícil de implementar. Simplificando, o algoritmo ainda não está maduro. Uma grande desvantagem dos conversores matriciais é a sua baixa capacidade de tensão máxima de saída e a alta tolerância à tensão dos dispositivos. Além disso, embora não necessitem de unidades de retificação, possuem 6 dispositivos de comutação a mais do que os conversores de frequência CA-CC-CA.