Visió general del sistema d'enllaç DC VFD: concentrador d'energia i suport tecnològic clau per a unitats de freqüència variable

En un sistema d'accionament de freqüència variable (VFD), l'enllaç DC, com a component central que connecta la unitat rectificadora-frontal i la unitat inversora-de darrere, duu a terme diverses funcions, com ara l'amortització d'energia, l'estabilització de tensió i la supressió d'harmònics. És un subsistema clau que determina la fiabilitat i la qualitat de l'energia del funcionament del VFD. Essencialment, rectifica la potència de CA en potència de CC, l'emmagatzema i la regula, proporcionant una font d'alimentació de CC estable i controlable a l'etapa de l'inversor, aconseguint així una regulació precisa de la velocitat i el parell del motor.

Els components bàsics d'un sistema d'enllaç de CC inclouen un circuit rectificador, un condensador de bus de CC (o unitat d'emmagatzematge d'energia de l'inductor) i els circuits de filtratge, protecció i monitorització corresponents. El circuit rectificador sovint utilitza esquemes de rectificació de díodes incontrolats o esquemes de rectificació de tiristors/IGBT controlats. El primer té una estructura senzilla i de baix cost, adequat per a escenaris amb requisits de baix factor de potència d'entrada; aquest últim pot millorar el factor de potència i suprimir els harmònics mitjançant el control de fase, però augmenta la complexitat del sistema. La sortida de tensió de corrent continu pulsada del rectificador es filtra pel condensador del bus de CC per formar una tensió de CC relativament estable, proporcionant energia per al pont inversor.

La funció bàsica de l'enllaç DC és principalment l'amortització d'energia. A causa de les diferències de temps entre les sortides del rectificador i de l'inversor (per exemple, l'energia inversa generada durant la frenada regenerativa del motor), el condensador del bus de CC pot absorbir o alliberar diferències de potència instantànies, evitant que les fluctuacions dràstiques de voltatge de CC afectin l'estabilitat de l'inversor. En segon lloc, dissenyant racionalment el valor i la topologia del condensador del bus, els harmònics laterals d'entrada-es poden suprimir eficaçment, reduint la contaminació a la xarxa elèctrica. Especialment en escenaris industrials amb múltiples VFD que funcionen en paral·lel, un disseny de filtratge unificat per a l'enllaç DC pot millorar significativament la qualitat general de l'energia del sistema.

Pel que fa a les característiques tècniques, l'estabilitat de la tensió de l'enllaç DC afecta directament el rendiment de sortida del VFD. Una tensió de bus excessiva pot causar danys per sobretensió al mòdul inversor, mentre que una tensió insuficient pot provocar un parell de sortida insuficient o fins i tot l'aturada. Per tant, els VFD moderns generalment estan equipats amb circuits de control i protecció de tensió de CC, que desencadenen mecanismes com ara la reducció de freqüència, l'aturada o la dissipació d'energia (per exemple, l'activació de la resistència de frenada) quan la tensió supera un llindar. A més, per al processament de l'energia regenerativa, alguns sistemes-de gamma alta introdueixen unitats de rectificació o retroalimentació de front-actives (AFE) per invertir l'energia de frenada en retroalimentació de CA que està en fase i freqüència amb la xarxa elèctrica, millorant l'eficiència energètica i reduint la pèrdua de calor.

El disseny de l'enllaç DC requereix una consideració exhaustiva de les característiques de la potència d'entrada, la inèrcia de càrrega, la freqüència de frenada i les condicions ambientals. Per exemple, les càrregues d'alta-inèrcia requereixen condensadors de bus més grans per absorbir l'energia regenerativa; Els entorns d'alta-temperatura requereixen l'ús de condensadors resistents a altes-temperatura i estructures de dissipació de calor optimitzades. Amb l'aplicació de dispositius semiconductors de banda ampla-, la freqüència de commutació i l'eficiència dels enllaços de corrent continu continuen millorant, mentre que la mida i el cost s'optimitzen gradualment, fent-los més utilitzats en noves unitats d'energia, fabricació intel·ligent i control de velocitat de precisió.

Com a "central energètic" dels VFD, el sistema d'enllaç DC aconsegueix una concordança flexible entre la potència de CA i la càrrega del motor mitjançant els efectes sinèrgics de rectificació, filtratge, emmagatzematge d'energia i protecció, proporcionant un suport tècnic indispensable per al funcionament eficient, estable i intel·ligent dels sistemes d'accionament industrials moderns.