Las unidades de frecuencia variable suelen utilizar la modulación de ancho de pulso para generar frecuencias para impulsar motores de inducción mediante el uso de microcontroladores. ¿Hay alguna ventaja de usar señales PWM basadas en MC en lugar de un circuito oscilador (Wein Bridge) para generar frecuencias?
El control del motor de CA requiere control de frecuencia y voltaje. El voltaje debe ser proporcional a la frecuencia, pero requiere cierto aumento sobre la constante V / Hz a baja frecuencia. Al arrancar el motor, inicialmente se aplica una frecuencia de aproximadamente 2 o 3% de la frecuencia nominal, y luego se aumenta a una velocidad controlada.
Para controlar tanto la frecuencia como el voltaje sin PWM, se debe suministrar un inversor de conmutación de alimentación de frecuencia controlada desde una fuente de alimentación de voltaje controlado. Eso significa control coordinado de dos etapas de conversión de potencia. Muchos sistemas VFD se han fabricado utilizando varias topologías, incluyendo rectificador controlado - inversor, rectificador --chopper - inversor y rectificador - inversor PWM. La configuración del inversor PWM ha demostrado ser el sistema más eficiente y rentable con el mejor rendimiento en la mayoría de los aspectos. Por lo tanto, ese tipo de sistema ahora se utiliza casi exclusivamente. Sin embargo, las variaciones tanto en la topología como en la estrategia de control están actualmente en uso y en desarrollo.
Las señales de control requeridas por el microprocesador deben generar señales del controlador para los dispositivos de potencia. Emular la salida final a un nivel de señal no hace eso.
La gran ventaja es la eficiencia.
Si comienzas con un oscilador de puente de Wien, tienes una onda sinusoidal de baja potencia que tienes que amplificar. El amplificador desperdiciaría bastante poder.
Con PWM, la señal que recibe del controlador PWM (generalmente en una MCU) sigue siendo de baja potencia, sin embargo, solo tiene 2 valores, 0 y 1. (o en algunas arquitecturas de controlador de motor, 3 valores, -1, 0,1).
No amplifica estas señales PWM, simplemente las usa para controlar los interruptores, para conectar + V o -V, o para desconectar la alimentación del motor. Esto es más eficiente ya que los interruptores están totalmente encendidos (una resistencia muy baja) o completamente apagados (no transmiten energía), excepto por el momento de la conmutación, que se mantiene lo más corto posible para minimizar el desperdicio. Los interruptores suelen ser MOSFET, pero también se pueden usar IGBT, transistores bipolares o tiristores GTO.
En cuanto al control real del motor, Charles ha respondido correctamente que es necesario controlar tanto la frecuencia como el voltaje para evitar el desperdicio de energía en el motor.
La eficiencia más alta que puede obtener de un amplificador de Clase B al entregar una onda sinusoidal es del 78% y en la práctica tendrá la suerte de alcanzar el 70%, y si "baja el volumen" para reducir el voltaje de salida a velocidades más bajas , la eficiencia sería mucho menor aún.
Sin embargo, un controlador de motor PWM puede alcanzar una eficiencia del 90% o más, a cualquier frecuencia de salida o voltaje hasta su límite de diseño.
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