Cuatro modos de control de la conversión de frecuencia

1. Modo de control V/F del convertidor de frecuencia

El modo de control tensión-frecuencia (V/F) consiste en mantener constante la relación entre la tensión (V) y la frecuencia (F). En otras palabras, la amplitud de la tensión de salida es directamente proporcional a la frecuencia de salida.

El término "V" representa la amplitud de la tensión producida por el convertidor de frecuenciamientras que "F" significa la frecuencia del del convertidor de frecuencia tensión de salida. Por consiguiente, un aumento de la frecuencia de salida provoca un aumento correspondiente de la amplitud de la tensión de salida, manteniendo una relación proporcional. El principio clave es mantener un flujo magnético constante conservando la relación V/F.

El control V/F se emplea a menudo en escenarios de control de motores para garantizar un flujo constante del motor. Este modo ofrece atributos como una rentabilidad favorable y un par de salida estable, haciendo hincapié en la regulación constante del flujo magnético. Sin embargo, la precisión en el control de velocidad es menor. Resulta adecuado para aplicaciones en las que los objetivos de conservación de energía son moderados y no existen exigencias estrictas de precisión de la velocidad. En particular, a bajas velocidades, puede dar lugar a un par insuficiente, lo que hace necesaria la compensación del par.

El modo de control V/F es apto para cargas caracterizadas por requisitos de par variables y constantes, como ventiladores, bombas de agua y cintas transportadoras.

2. Control de frecuencia de deslizamiento del convertidor de frecuencia (control de bucle cerrado V/F)

Debido a las diferencias de velocidad (∆n) inherentes a los motores, que corresponden a variaciones proporcionales del par (T), el ajuste de la del convertidor de frecuencia frecuencia de salida altera el deslizamiento (∆n) y, en consecuencia, el del convertidor de frecuencia par de salida (T) y la velocidad. Este principio, conocido como control de la frecuencia de deslizamiento, manipula el par del motor regulando el deslizamiento, controlando eficazmente la velocidad del motor.

Para alcanzar estos objetivos de control, es imprescindible una estrategia de control en bucle cerrado, lo que requiere un convertidor de frecuencia equipado con un terminal de entrada de realimentación de bucle cerrado. Un control de la frecuencia de deslizamiento convertidor de frecuencia integra un circuito de comparación y un circuito de control Proporcional-Integral-Derivativo (PID) para procesar las señales de referencia y realimentación. Esto permite ajustar con precisión la velocidad de control y obtener una respuesta rápida. Existen dos metodologías: una que emplea un sensor de velocidad para utilizar la velocidad del motor como realimentación y aumentar así la precisión, y otra que convierte parámetros indirectos (por ejemplo, presión, caudal, temperatura) en señales de realimentación para aumentar la precisión.

En este sistema de bucle cerrado, el inversor establece un valor objetivo y lo contrasta con el valor de realimentación. Si la realimentación es inferior al objetivo, el convertidor de frecuencia emite un incremento de frecuencia, elevando proporcionalmente tanto el deslizamiento (∆n) como el par, aumentando así la velocidad del motor. A la inversa, una señal de disminución de frecuencia reduce el deslizamiento (∆n) y, en consecuencia, el par, lo que provoca una disminución de la velocidad del motor, alineándose con el objetivo designado.

A diferencia del control V/F, el control de la frecuencia de deslizamiento implica la configuración de una función PID dentro del sistema de control. convertidor de frecuencia y requiere un terminal de realimentación. Las tarjetas de control PID externas son necesarias para el control en bucle cerrado mediante técnicas U/F (tensión-frecuencia).

3. Control vectorial del convertidor de frecuencia

El control vectorial emplea una metodología de control que simula los motores de corriente continua mediante la del convertidor de frecuencia circuitos electrónicos internos para gobernar los motores de corriente alterna.

1. La señal de control se divide en componentes de excitación y de inducido, reflejando los métodos de control de motores de corriente continua.

2. La señal de control se transforma en una señal de control de CA trifásica, adaptada a las demandas de control del motor de CA trifásica, energizando el del convertidor de frecuencia circuito inversor de salida.

El control vectorial ofrece dos enfoques: sin sensores (utilizando la realimentación interna del inversor) y basado en sensores (realimentación externa). Ambos métodos regulan directamente la velocidad del motor (o el par), pero no pueden extenderse a la gestión de otras variables como la presión, el caudal o la temperatura.

Esta técnica garantiza un control preciso de la velocidad y el par al tiempo que manipula la amplitud y la fase de la corriente. Además, el control vectorial cuenta con atributos configurables por software, incluida la autoexploración para la incorporación de parámetros del motor en el convertidor de frecuenciaEl convertidor de frecuencia se puede acoplar a cualquier motor, con un emparejamiento motor-frecuencia de uno a uno y una manipulación exhaustiva de la corriente.

4. Control de par directo del convertidor de frecuencia

El control directo del par (DTC) es otra tecnología avanzada de regulación de la velocidad de CA tras el control vectorial. Esta metodología emplea el vector espacial y el análisis de la orientación del campo del estator para modelar matemáticamente los motores asíncronos dentro del sistema de coordenadas del estator. Calcula y gobierna la conexión de flujo del motor y el par, limitando las fluctuaciones de par dentro de un rango de deslizamiento específico mediante un regulador discreto de dos puntos (control de banda). Esto se consigue comparando la detección de par con valores predefinidos. El deslizamiento se regula mediante ajuste de frecuencia y modulación de anchura de impulsos (PWM), influyendo en convertidor de frecuencia estados de conmutación y la producción de par de alto rendimiento.

El DTC también se limita a relaciones uno a uno entre el motor y el variador de frecuencia, lo que lo hace inadecuado para aplicaciones de control de procesos.

Entre sus atributos destacan la capacidad de control desde velocidad cero, una amplia gama de velocidades, un control preciso del par, una respuesta rápida del sistema y una precisión de control de alta velocidad.

El control vectorial es idóneo para tareas de par intensivo con salida de par constante incluso a 0 Hz, como la fabricación de papel, el laminado de acero, las máquinas herramienta y la elevación. Por su parte, el control de par resulta eficaz para aplicaciones como la fabricación de papel y la maquinaria de tintura, manteniendo una tensión constante durante el bobinado/desbobinado de películas o alambres mediante el control preciso del par y la velocidad.