04_Apresentação Inversor trifásico modulação SPWM
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(2) Inversor de freqüência funcionamento Inversor de freqüência é um equipamento eletrônico que converte uma fonte de tensão alternada monofásica ou polifásica com tensão e freqüência fixa em uma fonte de tensão alternada monofásica ou polifásica com tensão e freqüência variável com o objetivo de controlar a rotação e o torque nos motores de corrente alternada trifásico..
(3) Inversor de freqüência Controle Escalar No controle escalar a tensão e a freqüência aplicada na carga variam seus valores de forma proporcional com o objetivo de controlar a rotação no motor e ao mesmo tempo manter o torque constante.. Controle da Rotação np = 2 pólos np = 4 pólos np = 6 pólos np = 8 pólos. Nr = (1 – S) . Ns.
(4) NÚMERO DE PÓLOS. N N. S S N N S.
(5) Controle do torque O controle do torque do motor depende do controle do fluxo magnético. V = 4,44 . n . f .φm.kdist V φm = 4,44 .n .kdist . f Kmotor = 4,44 .n .kdist 1 V φm = . Kmotor f Constante. O inversor deve criar um rede trifásica para o motor onde a tensão e a freqüência modulem seus valores de foram proporcional..
(6) Tabela da Variação da Tensão em Função da Freqüência. Freqüência. Tensão de Linha. 60 Hz. 220 V. 30 Hz. 110 V. 15 Hz. 55 V. Relação do fluxo magnético.
(7) Modulo de Potência e Controle do Inversor.
(8) Modulação por Largura de Pulso Senoidal SPWM. O controle SPWM (pwm senoidal) permite criar na carga uma rede de alimentação com tensão e freqüência modulada de forma proporcional, para isso o sistema de modulação compara uma onda triangular chamada portadora com amplitude e freqüência constante com três ondas senoidais de controle defasadas em 120° graus (VS1, VS2 e VS3) com amplitude e freqüência variável . O tempo de chave ligada (Ton) e o tempo de chave desligada (Toff) alteram seus valores proporcionalmente com a variação da amplitude e da freqüência das ondas senoidais de controle, gerando um perfil de modulação sincronizado para as chaves de potência (T1, T4), (T3, T6), (T5, T2) defasados em 120° graus..
(9) PWM SENOIDAL. No Pwm Senoidal a tensão e a freqüência na carga são definidos pelo controle da onda senoidal modulante. A freqüência de chaveamento é definida pela freqüência da onda triangular chamada de portadora. Freqüência na carga 60Hz. Freqüência na carga 30Hz.
(10) Pwm Senoidal Geração dos Pulsos de Disparo.
(11) Modulação por largura de pulso senoidal SPWM.
(12) Geração dos Pulsos de Disparo do SPWM.
(13) Geração dos Pulsos de Disparo para as Chaves T1 e T4 fc = 60HZ.
(14) Geração dos Pulsos de Disparo para as Chaves T3 e T6 fc = 60HZ.
(15) Geração dos Pulsos de Disparo para as Chaves T5 e T2 para fc = 60HZ.
(16) Funcionamento do PWM Senoidal. T1. T4. T1. T4. T1. T4. Se Vmod > Vpor → T1 ligado e T4 desligado → Va0 = Vdc/2 Se Vmod < Vpor → T1 desligado e T4 ligado → Va0 = -Vdc/2.
(17) Funcionamento do PWM Senoidal Tensões de Fase e Linha.
(18) Tensões de Fase Va0.
(19) Tensões de Fase Vb0.
(20) Tensões de Fase Vc0.
(21) Tensões de Linha Vab. Vab = Vao − Vbo.
(22) Tensões de Linha Vbc. Vbc = Vbo − Vco.
(23) Tensões de Linha Vca. Vca = Vco − Vao.
(24) Funcionamento do PWM Senoidal Tensões de Linha. Vab. Vbc. Vca.
(25) Cálculo das Tensões e das Correntes de Fase e Linha na Carga.
(26) Cálculo das tensões de fase e linha na carga. VLef = 0 ,612 . ma .Vdc ; VFef =. VLef 3. Cálculo da impedância na carga. (Rb )2 + (2π . f . Lb ) 2. ZL =. Cálculo da corrente de linha para a carga em estrela VFef =. VLef 3. ; ILef =. VFef ZL. Cálculo das correntes de fase e linha para a carga em triângulo IFef =. VLef ; ILef = ZL. 3 . IFef. Valores de mf recomendado para o inversor SPWM. mf =. fch portadora fch portadora ⇒ mf = f modulante 60 (mf ) deve ser um Inteiro impar múltiplo de 3 mf (3,9,15, 15,21, 21,27, 27,33, 33,39, 39,45, 45,51, 51,57, 57,63, 63,69, 69,75, 75,81, 81,87, 87,93, 93,99, 99, (105, 105,111, 111,117, 117,123, 123,129, 129,135, 135,141, 141,147, 147,153, 153,159, 159,165, 165,171, 171,.....) .....).
(27) Exemplo de aplicação n° 1 Um inversor trifásico com modulação SPWM alimenta uma carga indutiva fechada em triângulo com Rb = 2.5Ω e Lb = 11.49mH. Sabendo que a freqüência de chaveamento é igual a 2700 Hz com tensão no barramento DC do inversor é igual a 311V. Com os valores calcule: a-) O valor da tensão e da corrente de linha solicitada pela carga para uma freqüência igual a 60Hz. b-) O valor da tensão e da corrente de linha solicitada pela carga para uma freqüência igual a 30Hz..
(28) Cálculo do Circuito para f = 60Hz Tensão de linha na carga. VLef = 0 ,612 . ma . Vdc ⇒ VLef = 0 ,612 . 1 . 311 VLef = 190 ,33 V. Impedância por fase da carga ZL =. Rb 2 + ( 2π . f . Lb ) 2 ⇒ ZL =. (2 ,5 )2 + ( 2π .60 .11,49 .10 − 3 ) 2. Corrente de linha eficaz na carga. ILef = 3 . Ifef → ILef = 3 . ILef = 3 .. VLef ZL. 190 ,33 → ILef = 66 A 5. ⇒ ZL = 5 Ω.
(29) Valores Simulados para f = 60Hz.
(30) Cálculo do Circuito para f = 30Hz Tensão de linha na carga. VLef = 0 ,612 . ma . Vdc ⇒ VLef = 0 ,612 . 0.5 . 311 VLef = 95 ,17 V. Impedância por fase da carga ZL =. Rb 2 + ( 2π . f . Lb ) 2 ⇒ ZL =. (2 ,5 )2 + ( 2π .30 .11,49 .10 − 3 ) 2. Corrente de linha eficaz na carga. ILef = 3 . Ifef → ILef = 3 . ILef = 3 .. VLef ZL. 95 ,17 → ILef = 49 ,8 A 3,31. ⇒ ZL = 3 ,31 Ω.
(31) Valores Simulados para f = 30Hz.
(32) Análise dos valores calculados para a carga em triângulo. Freqüência. Freqüência. Razão de. Razão de. Impedância. Tensão de. Corrente. Relação. na. de. modulação. modulação. da. linha. de linha. de. carga. chaveamento. em. em. carga. eficaz. eficaz. amplitude. freqüência. na carga. na carga. ma. mf. Controle V/f. 60Hz. 2700Hz. 1. 45. 5Ω. 190,33V. 66A. 3,17. 30Hz. 2700Hz. 0,5. 90. 3,31Ω. 95,17V. 49,8A. 3,17.
(33) Exemplo de aplicação n° 2 Um inversor trifásico com modulação SPWM alimenta uma carga indutiva fechada em estrela com Rb = 2.5Ω e Lb = 11.49mH. Sabendo que a freqüência de chaveamento é igual a 2700 Hz com tensão no barramento DC do inversor é igual a 311V. Com os valores calcule: a-) O valor da tensão e da corrente de linha solicitada pela carga para uma freqüência igual a 60Hz. b-) O valor da tensão e da corrente de linha solicitada pela carga para uma freqüência igual a 30Hz..
(34) Cálculo do Circuito para f = 60Hz Tensão de linha e fase na carga. VLef = 0 ,612 . ma . Vdc ⇒ VLef = 0 ,612 . 1 . 311 VLef = 190 ,33 V VFef =. VLef 3. ⇒ VFef =. 190 ,33 3. ⇒ VFef = 109 ,89V. Impedância por fase da carga ZL =. Rb 2 + ( 2π . f . Lb ) 2 ⇒ ZL =. (2 ,5 )2 + ( 2π .60 .11,49 .10 − 3 ) 2. Corrente de linha eficaz na carga. ILef =. VFef 109 ,89 ⇒ ILef = ⇒ ILef = 21,98 A Z 5. ⇒ ZL = 5 Ω.
(35) Valores Simulados para f = 60Hz.
(36) Cálculo do Circuito para f = 30Hz Tensão de linha e fase na carga. VLef = 0 ,612 . ma . Vdc ⇒ VLef = 0 ,612 . 0 ,5 . 311 VLef = 95 ,17 V VFef =. VLef 3. ⇒ VFef =. 95 ,17 3. ⇒ VFef = 54 ,94V. Impedância por fase da carga ZL =. Rb 2 + ( 2π . f . Lb ) 2 ⇒ ZL =. (2 ,5 )2 + ( 2π .30 .11,49 .10 − 3 ) 2. Corrente de linha eficaz na carga. VFef 54 ,94 ILef = ⇒ ILef = ⇒ ILef = 16 ,6 A Z 3,31. ⇒ ZL = 3 ,31 Ω.
(37) Valores Simulados para f = 30Hz.
(38) Análise dos valores calculados para a carga em estrela. Freqüência. Freqüência. Razão de. Razão de. Impedância. Tensão de. Corrente. Relação. na. de. modulação. modulação. da. linha. de linha. de. carga. chaveamento. em. em. carga. eficaz. eficaz. amplitude. freqüência. na carga. na carga. ma. mf. Controle V/f. 60Hz. 2700Hz. 1. 45. 5Ω. 190,33V. 21,98A. 3,17. 30Hz. 2700Hz. 0,5. 90. 3,31Ω. 95,17V. 16,6A. 3,17.
(39) Limitações dos Inversores de Freqüência Curvas de torque do conjunto motor inversor Motor auto ventilado. Motor com ventilação forçada.
(40) Limitações dos Inversores de Freqüência Altitude e Temperatura no Inversor.
(41) Limitações dos Inversores de Freqüência Altitude e Temperatura no Motor.
(42) Blocos Básicos do Inversor R S T.
(43) Diagrama das Conexões do Inversor.
(44) Referências Bibliográficas Volpiano, Sérgio Luiz. Eletrônica de Potência Aplicada ao Acionamento de Máquinas Elétricas. 1 ed. São Paulo: Editora Senai, 2013. 328 p. Volpiano, Sérgio Luiz. Eletrônica de Potência . 1 ed. São Paulo: Editora Senai, 2016. 216 p. Goldemberg, Clovis Acionamentos em Corrente Alternada , versão 1.4 – novembro 1999 Apostila. WEG EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS S.A. Automação : catálogo geral . Jaraguá do Sul, SC 2015. 188 p. Apresentações das aulas do Professor José Paulo V S da Cunha UERJ.
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