Come Funziona un Inverter di Frequenza Variabile (VFD): CA in CC in CA Variabile

Conversione di Potenza in Tre Stadi

Un VFD (Variable Frequency Drive / Azionamento a Velocità Variabile) controlla la velocità del motore CA sintetendo un'uscita CA a frequenza e tensione variabili dalla rete a frequenza fissa.

Stadio 1: Rettificatore (CA → CC)

• Ponte di diodi (6 impulsi per trifase) o front-end attivo (AFE/IGBT) per rigenerazione/correzione PF.
• Uscita: CC pulsante (~650 V CC per ingresso CA 480 V).

Stadio 2: Bus CC (Filtro e Stoccaggio)

• Grandi condensatori elettrolitici liscianti l'increspatura → link CC stabile.
• Tensione bus ≈ √2 × V_AC,in (es. 1,35 × V_LL per 6 impulsi).
• Circuito di precarica limita l'assorbimento all'accensione.

Stadio 3: Invertitore (CC → CA Variabile)

• 6 IGBT (o SiC/GaN) in ponte trifase.
• PWM (Modulazione a Larghezza d'Impulso): Commutazione ad alta frequenza (2–16 kHz) crea corrente quasi sinusoidale.
• Controllo V/f: Tensione scalata con frequenza (V/f costante = flusso costante) per controllo scalare.
• Vector / FOC: Controllo orientato al campo — disaccoppia coppia/flusso per alte prestazioni dinamiche.

Ciclo di Controllo

Riferimento velocità → regolatore PI velocità → riferimento corrente coppia → loop di corrente (d/q) → segnali gate PWM.

Benefici Chiave

• Risparmio Energetico: Leggi di affinità — potenza pompa/ventola ∝ velocità³. Riduzione velocità 20% → ~50% potenza.
• Avvio Morbido: Nessun assorbimento di spunto, nessuno shock meccanico.
• Precisione: Regolazione velocità ±0,1% (vector).
• Protezione: Sovracorrente, sovraccarico, guasto a terra, surriscaldamento, prevenzione stallo.

Applicazioni

Pompe, ventole, compressori, nastri trasportatori, estrusori, gru, ascensori, macchine utensili — qualsiasi carico a coppia variabile o costante.