Inversores trifásicos

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Inversores
Inversores
Inversores são circuitos estáticos ( sem partes móveis) que convertem potencia DC em potencia AC com a freqüência e tensão ou corrente de saída desejada. A tensão de saída, embora não senoidal, pode ser considerada como senoidal com uma boa aproximação.
Inversores
Inversores
O inversor é usado em diversas aplicações industriais, incluindo:
 
Controle de velocidade de motores de indução;
Aquecimento por indução;
Transmissão em alta tensão DC.
Inversores
Inversores de fonte de tensão
É o mais utilizado. A tensão da fonte de entrada DC é mantida constante independente da corrente da carga.
A tensão de entrada pode vir de uma fonte independente, como uma bateria, ou da saída de um retificador controlado.
 
Inversores
Inversores de fonte de tensão
Obs. Um capacitor grande é instalado em paralelo com a alimentação DC para manter a tenção quase constante devido ao chaveamento. 
Inversores
Técnicas de controle para inversores de tensão.
A maioria das aplicações de inversores requer algum modo de controle da tensão de saída AC. Vários métodos usados para isso podem ser classificados em três grandes categorias:
 
Inversores
Técnicas de controle para inversores de tensão.
 
Dependendo do chaveamento a tensão de saída é proporcional a tensão de entrada. Controla-se a tensão de saída alterando a tensão de entrada.
Se a alimentação for AC, utiliza-se retificadores para que através de um chopper controlar a tensão. 
Inversores
Técnicas de controle para inversores de tensão.
Esse método há um regulador AC entra o inversor e a carga controla a tensão AC.
 
Inversores
Técnicas de controle para inversores de tensão.
Nesse método é usado a modulação por largura de pulso (PWM). É o método mais comum de controlar a tensão de saída. 
 
Inversores
Modulação por Largura de pulso pode ser:
Modulação por largura de pulso simples;
Modulação por largura de pulso múltipla;
Modulação por largura de pulso senoidal;
Inversores
O primeiro método consiste em um único pulso para cada semi-ciclo da tensão de saída.
Inversores
Inversores
Se a saída do inversor é chaveada diversas vezes, passando para o estado ligado e desligado. A forma de modulação por largura de pulso é múltipla.
Inversores
Inversores
A modulação por largura de pulso senoidal a largura do pulso é maior nos picos da onda.
Sistema de modulação PWM
( Pulse Width Modulation )
U(v)
t(s)
U(v)
t(s)
Portadora
Senóide de referência
P.W.M.
Senóide resultante
Inversores
Inversores trifásicos em ponte.
O inversor trifásico muda a tensão DC de entrada para uma tensão de saída variável trifásica de freqüência variável.
Inversores trifásicos em ponte pode ser obtido através de três inversores monofásicos de meia ponte. 
Inversores
Inversores trifásicos em ponte.
Para operar as chaves várias seqüências são possíveis, mas, há dois modos fundamentais que completam o ciclo com seis chaveamento, conhecidos como:
Tipo de condução por 120°;
Tipo de condução por 180°.
Inversores
Chaveamento para condução por 120°
Inversores
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Inversores
Inversores
Inversores
Inversores
Inversores
Inversores
Exemplo:
Plote as três correntes na saída e as seis correntes nas chaves para o modo de condução por 120° para um inversor trifásico em ponte com uma carga resistiva ligada em Y.
Inversores
Exemplo:
Plote as três tensões de saída para um modo de condução por 120° para um inversor trifásico em ponte com carga resistiva ligada em ∆.
Inversores
Tipo de condução por 180°
Inversores
Tipo de condução por 120° duas chaves são fechadas ao mesmo tempo, na condução por 180° três chaves são fechadas ao mesmo tempo. Cada chave conduz por um intervalo de 180° defasadas de 60° de modo que as chaves do lado positivo da fonte nunca fecham juntas com as outras chaves no mesmo caminho. 
Inversores
Inversores
Inversores
Inversores
Inversores
Inversores
As três tensões de linhas também estão defasadas de 120°. 
Basicamente, as formas de onda da tensão de linha ou de fase são independentes das características da carga, a qual pode ser de qualquer combinação de resistência, indutância e capacitância, balanceada ou desbalanceada. Que é diferente do tipo de condução por 120°. O terminal da tensão será afetado pelo comportamento transitório da corrente no período desligado.
 
Tipo de condução por 180°
Inversores
Tensão de linha e tensão de fase, com condução por 180°.
Inversores
Inversores
Inversores
Inversores
Inversores
Inversores
A tensão de saída do inversor trifásico em ponte não pode ser controlada pelo ciclo de trabalho como é feito no inversor monofásico. 
Neste caso, utiliza a técnica de modulação por largura de pulso senoidal. 
Inversores trifásicos em ponte.
Inversores
Inversor de fonte de corrente
Inversor de fonte de corrente é aquele que a corrente de entrada DC é mantida constante independente da variação da tensão de entrada DC. Alcança-se isso inserindo um indutor em série com a fonte de alimentação DC, para impedir súbitas variações de correntes.
Inversores de Frequência com controle escalar de velocidade 
	Os inversores de freqüência com controle escalar de velocidade, controlam somente a Tensão e a Freqüência aplicadas ao motor, deixando o torque do motor proporcional a esta relação ou seja, constante, porem não identificam as alterações na rotação do motor devido as possíveis variações na carga.
Inversores de Frequência com controle escalar de velocidade 
Curva de Tensão e Freqüência
	O inversor de freqüência vetorial, alem de controlar a Tensão e Freqüência aplicadas ao motor controla também o Torque, em função das possíveis variações de carga.
	Ele detecta as variações de carga através da corrente do motor quando trabalha no modo de controle Vetorial Sensorless ou através de um taco gerador de pulso (Encoder) acoplado ao eixo do motor quando trabalha no modo Vetorial com encoder (opcional)
Inversores de Frequência com controle vetorial de velocidade 
I1 = Corrente total do motor (medida)
Im = Corrente de Magnetização (medida)
I2 = Corrente Rotórica (Calculada)
Inversores de Frequência com controle vetorial de velocidade 
Tabela de comparação entre tecnologias de controle de velocidade.
Carga
Forma de onda típica
Distorção da corrente
Exemplo
Carga monofásica do tipo fonte chaveada
80%
(50% 3rd)
PC, telecom, Clp
Semiconversor
Altos no 2nd, 3rd, 4th
variável
Controle de motores/velocidade
Retificador de 6 pulsos,
sem indutância
80%
Nobreak, driver de motor, retificadores
carregadores
Retificador de 6 pulsos,
com indutância >3%
40%
Os mesmos acima
Retificador de 6 pulsos
com indutãncia grande
28%
Os mesmos acima
Retificador de 12 pulsos
15%
Os mesmos acima com esta topologia
Controle de ângulo por tiristor
Varia de rede até80%
Estabilizador linear, trimmers, controladores por esta topologia
Reatores magnéticos
20%
Transformadoresferrorresonanteou saturados
Iluminação em geral
Deformações por Harmônicos típicos 
Deformações por Harmônicos típicos 
Funcionamento do Filtro Ativo
Estágio 1: Medição da corrente harmônica gerada pela carga.
Estágio 2: Injeção de correntes harmônicas de fase oposta em relação a carga.
Estágio 3: A corrente harmônica gerada pela carga é cancelada.
Forma de onda de Ih
Forma de onda de Is
Forma de onda de Ie
1
2
3
FILTERON