Inversores de frequencia

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Automação e Controle

Inversores de freqüência
Introdução
Desde que os primeiros motores surgiram, os projetistas perceberam uma necessidade básica,
controlar sua velocidade, várias técnicas foram utilizadas ao longo dos anos e tiveram seu tempo
de glória, com o aperfeiçoamento da eletrônica de potência, e a fácil integração com outros
dispositivos, criou-seo inversor de freqüência, um dispositivo eletrônico, que é de fundamental
importância na indústria.
Idéia básica de funcionamento
O sinal AC da rede é convertido em DC, e este novamente em AC, porém, agora pulsado e com
largura modulada, assim podemos ajustar sua freqüência e sua tensão e com isso controlar sua
velocidade e seu torque.
Blocos básicos de um inversor
Hoje, existem váriosinversores de freqüência disponíveis, obviamente, possuem diferenças de um
fabricante para outro, seja para agregar valor, ou para reduzir custos. Porém, sua estrutura básica
é comum para a maioria dos fabricantes. Vejamos:

Descrição dos blocos
Unidade Central de Processamento (CPU) ⇒ Tem como base de processamento um
microcontrolador ou ainda um microprocessador, porém, este último necessitade memórias
agregadas. Pode ser considerado o cérebro do inversor de freqüência, pois é neste bloco que
todas as os dados do sistema e parâmetros ficam armazenados. A CPU também é responsável
pela geração da lógica de pulsos para os transistores.
Interface Homem Máquina (IHM) ⇒ É o bloco de interação entre o usuário e máquina, é neste
bloco que ocorre a parametrização, ou seja, é atravésdeste bloco que as informações como,
freqüência e torque são inseridas no inversor, além de permitir a visualização do que esta
ocorrendo.

Inversor de freqüência – Autor: Clodoaldo Silva – Revisão: 08Set2009

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Interface eletrônica ⇒ Permite a comunicação com dispositivos externos. Neste bloco, poderá
existir: módulos de redes decomunicação, entradas para sinais analógicos de 0 a 10V ou 4 a 20mA,
entradas digitais, saídas programáveis etc.
Etapa de potência ⇒ É constituída pelo retificador trifásico de potência, que através do
barramento DC, alimenta um módulo com seis transistores IGBT (Insulated Gate Bipolar
Transistor). Esta etapa é comum a todos os inversores, assim, detalharemos um pouco melhor.
Arquitetura básicada etapa de potência
A arquitetura de um inversor de freqüência (etapa de potência) é basicamente composta por uma
etapa retificadora, uma etapa de filtragem e uma etapa de chaveamento.

Descrição/ ilustração das etapas
Seção Retificadora ⇒ Consiste em uma ponte retificadora trifásica onde, seis diodos retificam a
tensão trifásica da rede R S T proporcionando uma saída continua, porém, comuma certa
ondulação ou “ripple” que será minimizado pelo barramento DC.
A tensão de pico na carga, desconsiderando as quedas nos diodos, pode se calculada por:
VP carga = √2 . Vrms
A tensão DC ou tensão média na saída do retificador pode ser calculada pela seguinte expressão.
VDC = 2,34 . V(rms)
Onde:
Vrms é a tensão de fase da alimentação, ou seja, medida entre fase e neutro.
A dedução donúmero 2,34 não faz parte do escopo deste material, mas pode ser consultada
no seguinte link: http://www.dee.feis.unesp.br/gradua/elepot/cap2/fr15.html
A figura seguinte ilustra uma ponte retificadora trifásica, com carga puramente resistiva e seu sinal
de saída.

Inversor de freqüência – Autor: Clodoaldo Silva – Revisão: 08Set2009

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Automação e ControleBarramento DC ⇒ Pós-retificado a tensão DC resultante é filtrada, a fim de ser finalmente
utilizada pela seção inversora. Nesta etapa, adicionaremos alguns módulos extras que merecem
atenção:

Módulo de pré-carga:
Ao energizar o inversor de freqüência uma tensão relativamente alta será entregue ao filtro, que
estará inicialmente descarregado, o que acarretará um alto pico de corrente...
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