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Tecnología de conversión de frecuencia


Tabla de contenido:

La tecnología PWM tiene las siguientes ventajas

Aunque la tecnología PWM tiene muchas ventajas, existen algunas limitaciones

La tecnología SPWM tiene las siguientes ventajas

Aunque la tecnología SPWM tiene muchas ventajas, existen algunas limitaciones



La tecnología de conversión de frecuencia ajusta la velocidad de funcionamiento de motores, compresores y otros equipos eléctricos cambiando la frecuencia de las señales eléctricas. En la aplicación práctica, el convertidor de frecuencia es el dispositivo central de la tecnología de conversión de frecuencia, y la tecnología de modulación de ancho de pulso (PWM) y la tecnología de modulación de ancho de pulso de onda sinusoidal (SPWM) son medios importantes para realizar el control del convertidor de frecuencia.

Primero, echemos un vistazo a la técnica de modulación PWM. La tecnología de modulación PWM realiza el ajuste del voltaje de salida controlando el ancho de la señal de pulso. En la tecnología de conversión de frecuencia, PWM se usa ampliamente en convertidores de frecuencia para controlar la velocidad y el par de salida de los motores. Al cambiar el ciclo de trabajo (relación entre el ancho de pulso y el período) de la señal de pulso, se puede lograr un control preciso del motor. Cuando es necesario aumentar el voltaje de salida, el ancho de la señal de pulso aumenta; cuando es necesario reducir el voltaje de salida, el ancho de la señal de pulso disminuye. De esta forma, el motor puede mantener una velocidad y un par de salida estables en diferentes condiciones de carga. Al mismo tiempo, la tecnología de modulación PWM también tiene las ventajas de una respuesta rápida, alta precisión de control y alta eficiencia, y se usa ampliamente en varios sistemas de control de potencia. La forma de onda de modulación PWM se muestra en la Figura 1:

 PWM, tecnología de frecuencia variable

Figura 1 Forma de onda de modulación PWM

 

La tecnología PWM tiene las siguientes ventajas:

1. Eficiencia: dado que la tecnología PWM puede controlar el voltaje de salida y la frecuencia del motor ajustando el ancho del pulso, puede realizar la operación de alta eficiencia del motor bajo diferentes condiciones de carga. Al reducir el voltaje nominal del motor, la tecnología PWM puede reducir el consumo de energía del motor y mejorar la eficiencia general.

2. Control preciso: la tecnología PWM tiene las características de respuesta rápida y alta precisión de control. Al ajustar el ancho y el período del pulso, se puede realizar el ajuste preciso de la velocidad y el par del motor para satisfacer las necesidades de diferentes aplicaciones.

3. Reduzca el impacto mecánico: la tecnología PWM puede realizar un arranque suave y una parada suave del motor, lo que reduce el impacto y el desgaste del sistema mecánico y prolonga la vida útil del equipo.

 

Aunque la tecnología PWM tiene muchas ventajas, existen algunas limitaciones:

1. Problemas de armónicos: la tecnología PWM introducirá componentes armónicos al generar señales de pulso, lo que puede provocar interferencias en las redes eléctricas y otros equipos. Para reducir los armónicos, es necesario tomar medidas de filtrado y supresión, lo que aumenta la complejidad y el coste del sistema.

2. Pérdida de conmutación: la tecnología PWM utiliza dispositivos de conmutación de alta frecuencia, y la operación frecuente del interruptor causará pérdida de conmutación. Estas pérdidas se convierten en energía térmica, lo que requiere un sistema de enfriamiento adecuado para enfriar el circuito.

3. Interferencia EMI: Debido a las operaciones de conmutación de alta frecuencia, la tecnología PWM puede generar interferencia electromagnética (EMI), causando interferencia en los dispositivos electrónicos circundantes y los sistemas de comunicación inalámbrica.

 

Otra técnica de modulación común es la técnica de modulación SPWM. La tecnología de modulación SPWM realiza la modulación del voltaje generando una onda triangular y una onda sinusoidal de referencia similar a la onda sinusoidal de salida requerida. En los convertidores de frecuencia, la tecnología de modulación SPWM se utiliza ampliamente para generar tensión de alimentación para controlar la velocidad y la potencia de salida del motor. Determina el ancho de la señal de pulso en cada momento comparando la diferencia de fase entre la onda triangular y la onda sinusoidal de referencia. Al ajustar el tamaño de la diferencia de fase, se puede realizar la regulación precisa del voltaje de salida. La tecnología de modulación SPWM tiene las ventajas de una buena calidad de forma de onda de salida y un bajo contenido de armónicos, y se usa ampliamente en sistemas de control de potencia de alta precisión. La forma de onda sinusoidal de media onda de la modulación SPWM se muestra en la Figura 2:

PWM, tecnología de frecuencia variable
 

Figura 2 Semionda de onda sinusoidal modulada por SPWM

 

La tecnología SPWM tiene las siguientes ventajas:

1. Alta calidad de forma de onda de salida: la tecnología SPWM puede generar formas de onda de salida similares a las ondas sinusoidales, con menor contenido de armónicos y mejor calidad de forma de onda. Esto ayuda a reducir las pérdidas armónicas en motores y otros equipos, mejorando la eficiencia y la estabilidad del sistema.

2. Alta precisión de control: la tecnología SPWM puede realizar un control preciso de la señal de salida del motor. Al ajustar la diferencia de fase entre la onda sinusoidal de referencia y la onda triangular, el ancho de cada pulso se puede ajustar con precisión, logrando así un ajuste preciso de la velocidad y el par del motor.

3. Bajo nivel de ruido: dado que la tecnología SPWM puede generar una forma de onda de salida uniforme, el motor genera poco ruido durante el funcionamiento. Esto es muy importante para aplicaciones con altos requisitos de ruido, como equipos de audio e instrumentos de precisión.

 

Aunque la tecnología SPWM tiene muchas ventajas, existen algunas limitaciones:

1. Alta complejidad del sistema: la tecnología SPWM necesita generar ondas sinusoidales y ondas triangulares de referencia, y realizar una comparación de diferencia de fase y un ajuste de ancho de pulso. Esto requiere circuitos y algoritmos complejos, lo que aumenta la complejidad y el costo del sistema.

2. Problemas de armónicos: aunque la tecnología SPWM puede reducir el contenido de armónicos, aún pueden existir armónicos de baja frecuencia. Esto requiere filtrado y otras medidas de compensación para reducir los efectos de los armónicos.

3. Altos requisitos en los dispositivos de conmutación: la tecnología SPWM utiliza dispositivos de conmutación para lograr la regulación del ancho de pulso, lo que requiere que los dispositivos de conmutación tengan una velocidad de conmutación rápida y una pérdida de conmutación baja.


La aplicación de la tecnología de modulación PWM y la tecnología de modulación SPWM en la tecnología de conversión de frecuencia nos permite realizar el control preciso del motor y mejorar la eficiencia y confiabilidad del sistema. La aplicación de estas tecnologías no solo juega un papel importante en la vida diaria, como aires acondicionados domésticos, ascensores y bombas de agua, sino que también promueve la mejora de la eficiencia productiva en el ámbito industrial. Por ejemplo, en la producción industrial, mediante la aplicación de la tecnología de modulación PWM y la tecnología de modulación SPWM, se puede realizar el arranque suave y la parada suave del motor, se puede reducir el impacto mecánico y se puede extender la vida útil del equipo. Al mismo tiempo, el control preciso del motor también puede mejorar la precisión y la estabilidad del proceso y mejorar la calidad del producto.



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