O documento discute métodos de controle de velocidade e torque em motores usando inversores de frequência, incluindo controle escalar, vetorial e PID. É descrito o funcionamento básico de inversores de frequência, com ênfase em circuitos de potência, filtros, frenagem e montagem.

1. Variação de Velocidade
Conversor de frequência

2. Principais Métodos
Tipo de
Motor CA
Frequência
Ajustável
Tensão
Ajustável
Reostato
Rotórico
Alimentação
Dupla
Síncrono
Indução
Gaiola
Indução
Enrolado
Universal
Série

3. Inversores de Freqüência

4. Diagrama de Blocos

5. Circuito de Potência

6. Retificador
Trifásico Monofásico ou Bifásico

7. Barramento CC

8. Correntes harmônicas x Reatância

9. Harmônicos e “Notches” [1]

10. Harmônicos e “Notches” [2]
0 20 40 60 80 100
-500
-250
0
250
500
Tempo (ms)
Tensão(V)
0 100 200 300 400 500 600 700
0
100
200
300 X: 60
Y: 311
X: 180
Y: 62.05
X: 420
Y: 61.97
Freqüência (Hz)
Tensão(V)
70 75 80 85 90 95 100
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
Tempo (ms)
Tensão
(V)
entalhe
entalhe
entalhe
entalhe

11. Filtros

12. Filtros

13. Circuito Intermediário
 Filtra a tensão retificada diminuindo seu ripple
 Faz a troca de reativos com o motor
C
R
K1 Circuito de pré-carga

14. Etapa Inversora
 Os transistores operam como chaves

15. U-V
V-W
???

17. PWM – fluxo das correntes
http://www.automatedbuildings.com/news/jul01/art/abbd/abbd.htm

18. PWM – tensão fase neutro
www.twoof.freeserve.co.uk/TRACTION3.htm www.acroname.com/robotics/info/concepts/pwm.html

19. Tensão de Alimentação dos MITs
120 V / 60 Hz
120 V / 30 Hz

20. 120 V / 60 Hz
60 V / 60 Hz

21. 120 V / 60 Hz
60 V / 30 Hz
40 V / 20 Hz

22. Controle escalar – primeira ideia
Frequências abaixo da nominal

23. Controle Escalar (sem compensação)
Frequências abaixo da nominal    
   
cos
sen
p
p
v t V t
V
t t
N
V
k
f

 

  
  



24. Compensação 𝐼 × 𝑅

25. Controle Escalar, com compesação
 Aumentar relação U/f em frequências muito baixas
2
C k I

= × × U
k
f
 = ×
C
n

26. Controle escalar
Frequências acima da nominal

27. Controle Escalar
Frequências acima da nominal

28. Controle Escalar (sem compensação)
Frequências abaixo e acima da nominal

29. Controle da tensão (1ª proposta)

31. Controle da tensão (2ª proposta)

33. Controle da tensão (3ª proposta)

36. Controle Vetorial e Escalar
Controle Escalar
Torque,
pu
Freqüência, Hz

37. Controle Vetorial e Escalar
Grandeza Escalar
Vetorial sem
realimentação
Vetorial com
realimentação
Regulação de
velocidade
0,5 % 0,1%
0,01%
Variação de
velocidade
1:10 1:100 1:1000
Torque de partida
(máximo)
250% 400%
Torque máximo
(não contínuo)
250% 400%
Os valores de torque dependem da corrente!

38. Controle Vetorial e Escalar
Inversores de Freqüência
Característica
Corrente
Contínua Escalar c/ Encoder
Controle de
Velocidade
SIM SIM SIM SIM
Controle de
Torque
SIM NÃO NÃO SIM
Sincronismo
Com
Precisão
SIM NÃO NÃO SIM
Sensorless
Vetorial

39. Controle Vetorial e Escalar
 Características de partida típicas
Tipo de Inversor
Escalar Vetorial
Sensorless
Vetorial
Com
Encoder
CP / CN 1,0 1,5 1,5
IP / IN 1,5 1,5 1,5
Valores máximos válidos para tempos de aceleração menores que 60 s.

40. Frenagem
1. Rampa de Frequência
2. Frenagem Reostática
3. Frenagem Regenerativa
4. Frenagem por Injeção de Corrente Contínua

41. Rampa de Frequência
t
f
Rampa programável
Sistema eficiente para cargas
com baixa inércia.

42. Ação motora e ação geradora

43. Frenagem Reostática
resistor motor
0,2
P P
» ×

44. Frenagem Regenerativa

45. Frenagem por Injeção de CC
t
f
tCC
UCC
Injeção de C.C.
tmorto
Frenagem
reostática
Freqüência
mínima

46. MIT – gerador e motor

47. Curvas de torque para frenagem cc

48. Potenciômetro Eletrônico
 Permite que duas entradas digitais sejam
programadas para acelerar e desacelerar o motor
Acelera
Desacelera
Habilitação
Referência de
freqüência
Potenciômetro eletrônico
&

49. Entradas Digitais
de Velocidade
 Ajuste de
velocidades pré-
definidas, através
de combinações
de entradas
digitais

50. Ciclo Automático
 Esta função permite que o motor execute uma seqüência pré-
programada de velocidades, em tempos pré-definidos.

51. Frequências Inibidas
Velocidade
do Motor
Referência
n1 n2
Banda
Proibida
Banda
Proibida

52. Controlador PID
PROCESSO
CONTROLADOR
PID
(Inversor)
Referência
Realimentação
Velocidade
(Sinal padronizado)

53. Fator de redução
 0 < 𝑓𝑟 < 0,25
𝑇
𝑇𝑛
= 1,49𝑓𝑟 + 0,28
 0,25 < 𝑓𝑟 < 0,50
𝑇
𝑇𝑛
= 0,74𝑓𝑟 + 0,47
 0,50 < 𝑓𝑟 < 0,83
𝑇
𝑇𝑛
= 0,28𝑓𝑟 + 0,70
 0,83 < 𝑓𝑟 < 1,0
𝑇
𝑇𝑛
= 0,93
 𝑓𝑟 > 1,0
𝑇
𝑇𝑛
= 0,93/𝑓𝑟

54. Temperatura ambiente

55. Altitude

56. Montagem Simples (Para fazer funcionar!)

57. Montagem Típica

58. Filtro de RFI

59. Colocação em Funcionamento pela IHM

60. Seleção
Alteração
de
Parâmetros

61. Tipos de Parâmetros