Como resultado do conceito modular da série de conversores SIMOVERT MASTERDRIVES, uma linha completa de AFEs também está disponível com refrigeração à água com graus de proteção elevados para aplicações em ambientes rigorosos ou onde são requeridos baixos níveis de ruídos.
Os principais harmônicos, tipicamente gerados por circuitos convencionais, são eliminados com o ACTIVE FRONT END. Correntes e tensões praticamente senoidais são geradas como resultado da retificação e conversão inteligentes (os IGBTs são chaveados com precisão em altas freqüências) e de um filtro especial (filtro Clean Power). Isso significa que o AFE pode ser ligado diretamente à rede de alimentação ou a transformadores de distribuição normais sem redução de potência.
O AFE é totalmente adequado para operações de regeneração mesmo em redes fracas. Como resultado do desligamento ativo mesmo durante a regeneração, as falhas de comutação associadas às falhas de fusível não ocorrem. O conversor auto-comutado, com uma freqüência de 3 kHz, chaveia a corrente independentemente da rede e a operação é mantida mesmo durante uma breve interrupção (da ordem de milisegundos) da rede.
Compensação de flutuações da tensão da rede
Os conversores AFE operam como um controlador step-up com um circuito intermediário com a tensão acima do valor de pico da rede de alimentação. Para redes com flutuações de tensão consideráveis, as quedas de tensão da rede são controladas e a tensão do circuito intermediário, que pode ser parametrizada, pode ser mantida constante, não afetando o desempenho do motor.
Flutuações de tensão de até 65% da rede podem ser compensadas. Para aplicações especiais, se projetadas adequadamente, até mesmo flutuações maiores de tensão podem ser toleradas. Se a tensão ficar abaixo do limite, o AFE é desligado de maneira controlada.
Desempenho dinâmico extremamente alto
Os conversores são geralmente submetidos a variações extremas de torque ou quase sempre devem responder às variações de freqüência entre operações de motorização e frenagem. Para o AFE, a tensão do circuito intermediário permanece sempre constante como resultado do chaveamento rápido e ativo dos IGBTs. A regulação em malha fechada é realizada com um desempenho dinâmico correspondente à freqüência dos pulsos. Quando o torque da carga varia de -100% a +100% (ou vice-versa), a resposta dinâmica no circuito intermediário é de apenas 7 ms, o que corresponde a 1 ms no eixo do motor, com uma dinâmica comparável a um servomotor.
A resposta rápida garante um ripple desprezível no circuito intermediário e, conseqüentemente, um ripple de torque menor no motor e uma maior vida útil dos capacitores.
Fator de potência selecionável
O fator de potência cos j do AFE pode ser selecionado, dependendo da aplicação particular, de duas maneiras distintas. A configuração pode parametrizada diretamente ou configurada dinamicamente através de um sistema fieldbus.
Fator de potência constante
O fator de potência cos j, ou seja, a diferença de fase entre a corrente e tensão, pode ser selecionada em uma faixa entre 1,0 e 0,8 (capacitivo ou indutivo). O fator de potência é então regulado automaticamente para o valor ajustado.
Potência reativa constante
Neste modo, a componente reativa da corrente é usada capacitiva ou indutivamente. Isso significa que a potência reativa pode ser regulada para um valor ajustado, e a corrente reativa é independente da carga no motor.
O controle de limite de corrente de linha se sobrepõe ao controle de corrente ativa para o motor e sobre o controle do fator de potência. Se a corrente total de linha rede exceder a capacidade do AFE, então uma regulação da corrente em malha fechada é usada na faixa de sobre-carga – o chamado gerenciamento de corrente de linha. No gerenciamento da corrente de linha, a corrente reativa é reduzida progressivamente para manter a corrente do circuito intermediário constante e, conseqüentemente, a corrente ativa requerida pelo motor.
Essa característica é totalmente adequada para otimizar as operações das cargas conectadas à rede de alimentação: a potência reativa requerida por uma carga trifásica é compensada por outra. Equipamentos de compensação, requeridos nas alimentações convencionais, não são necessários.
Princípio de Funcionamento
O ACTIVE FRONT END constitui-se essencialmente de módulos da série de conversores SIMOVERT MASTERDRIVES. Como o AFE é completamente integrado na família de conversores, todas as vantagens relacionadas a interfaces, interfaces de controle de operação (IHM) e peças sobressalentes podem ser utilizadas.
Estrutura do AFE
- Conversor IGBT com unidade de disparo
- Filtro Clean Power
- Pré-carga e contator principal
O AFE tem o funcionamento similar a uma fonte chaveada: após ser ligado, o circuito intermediário é carregado até próximo do valor de pico da tensão da rede de alimentação através do circuito de pré-carga. O contator principal é fechado e o conversor começa a operar e aumenta a tensão do circuito intermediário em 10% acima do valor de pico da tensão da rede. O AFE praticamente opera como um controlador step-up, uma vez que o circuito intermediário está sempre pouco acima do valor de pico da tensão da rede.
O filtro Clean Power, que foi especialmente projetado para o AFE, desacopla os dois sistemas de potência e alivia a corrente da rede com um pulso de freqüência de 3 kHz, resultado em um conteúdo de harmônicos extremamente baixo.
Especificações Técnicas
O MASTERDRIVES AFE possui uma unidade de realimentação retificadora/regenerativa pulsada, auto-comutada, que se constitui de um inversor com módulos semicondutores de potência
