Frequenza Portante - programmazione inverter

[pasquale]

Salve a tutti. Qualcuno saprebbe spiegarmi perchè, nella programmazione di un inverter, mi viene chiesta la frequenza della portante? Io fin'ora pensavo che essa fosse stabilita dall'inverter stesso, in base a come si varia la modulante (che a sua volta varia in base alla velocità a cui voglio portare il motore).Grazie.

[Pietro Buttiglione]

credo tu intenda la frequenza di switching...

Gli inverter moderni la hanno programmabile proprio per adeguarsi alla esigenza applicativa:

- valori + bassi per applicazioni soft-con poco 'rumore'

- + alti per applicazioni piu' dinamiche

- inoltre e' un utile mezzo nei casi in cui per lunghezza dei cavi si innescano sovracorrenti

ciao

pietro

[bit]

Inserisco una semplice domanda: che range hanno di solito le frequenza di switching degli inverter?

Fino a che frequenza possono lavorare di solito i motori trifase (ovviamente non la frequenza di switching, ma la frequenza del segnale sinusioidale, quindi la modulante)?

Ovviamente il rapporto tra le due deve rispettare ampiamente il teorema di Shannon....

[Gabriele Corrieri]

Ciao

una nota marca di inverter ha la possibilità di scegliere la frequenza del PWM a 3 e 6KHz, mentre la frequenza del motore ha un range 0~480Hz.

Non capisco i nessi che ci possono essere fra il teorema del campionamento e il rapporto fra la frequenza del PWM e quella del motore ... in ogni caso la frequenza del motore è un segnale che varia ... non credo (e non capisco perchè deve esserlo) che debba essere forzatamente un sottomultiplo della frequenza di switching.

Ciao

[bit]

Il nesso c'è eccome... Il segnale che mandi al motore non è forse un insieme di campioni? Ogni ciclo dell'onda rettangolere modulata rappresenta un campione...

La frequenza del motore non deve essere un sottomultiplo preciso della frequenza di switching, ma sicuramente deve essere inferiore alla metà (anche meno!!). Infatti 480 hz sono sicuramente meno della metà di 3 khz...

Poi in pratica è bene stare a frequenze 3-4 volte minori della frequenza di switching... basta guardare lo spettro del segnale modulato per accorgersene.

Ciao e grazie dei dati!!

[Gabriele Corrieri]

Ciao Bit,

a parte che un motore a 1,5 KHz decolla ... non credevo, o perlomeno non ci avevo mai pensato che ci fosse un ragionamento del genere ... in effetti più la frequenza PWM è alta e più la sinusoide è ricostruita meglio, più si abbassa più la situazione assomiglia ai primi inverter a onda quadra ...

Ciao

[pasquale]

Scusate ma credo che nessuno abbia risposto alla mia domanda,cerco di essere + chiaro. Supponiamo di volere all'uscita del mio inverter, una tensione di 380V con frequenza 40Hz. Cosa cambia se io imposto una frequenza di switching di 3kHz o 4KHz? Sicuramente cambia il contenuto armonico della forma d'onda di uscita (che avrà la fondamentale a 40Hz). Ma questo come si collega all'obiettivo che voglio raggiungere (peraltro già ragiunto visto che l'uscita è a 40Hz)?Saluti.

[Livio Orsini]

Per Pasquale .

I primi inverter usavano SCR al posto dei transistor, prima, e degli IGBT, poi. Questi inverter ricostruivano la sinusoide con solo 3 gradini (da cui il nome 3 steps inverter). Con l'avvento dei transistor la frequenza di switching salì a circa 1000 Hz, con frequenza in uscita max 100 Hz circa, quindi una sinusoide era ricostruita con 10 passi. Con l'avvento degli IGBT si è arrivati a frequenze di 5000-6000 hz (qualc'uno parla anche di 10 kHz). Questo comporta la possibilità di salire con la frequenza di uscita a volori di qualche centinaio di Hz. Inoltre la ricostruzione della sinusoide è più accurata e sempre più simile ad una vera sinusoide (bisognerebbe arrivare ad avere una frequenza infinita per avere una sinusoide pura). Con queste frequenze di switching è anche possibile avere variazioni pseudo random della frequenza, cioè il valore della frequenza di switching viene fatto variare, in modo casuale, attorno ad un centrale: p.e. si fissano 4kHz +/- 500 Hz e la frequenza varia casualmente tra 3500 e 4500 Hz. In questo modo si possono otenere riduzioni di rumorosità del motore.

Per venire allo specifico della tua domanda, impostando la frequenza di switching a 4kHz piuttosto che a 3 kHz, ottieni una migliore definizione della sinusoide ed una maggiore, teorica, rapidità di risposta dell'inverter. In pratica, superata una certa frequenza di switching, i limiti di risposta vengono imposti da altri parametri, però disponendo di frequenze di switching elevate è possibile ottimizzare altri parametri come rumorosità, riscaldamento, etc.

[bit]

Beh, i ragionamenti sono giusti.

Certo che a 1,5 khz il motore decolla, era solo un esempio...

Salendo in frequenza il segnale sarà sempre più perfetto, ma le perdite dei transistor aumentano anche proporzionalmente....

Quello che volevo dire e che diminuendo la frequenza di switching non solo si perde di definizione, andando a finire al limite all'onda quadra come dice Gabriele, ma si ottengono subarmoniche sicuramente dannose.

Se fosse solo per la deformazione della sinusoide non ci sarebbero particolari problemi, a parte le perdite il motore gira bene anche con l'onda quadra.

Il fatto è che se la frequenza di switching scende sotto il doppio della frequenza del motore (in teoria, in pratica il limite è sicuramente superiore), si generano battimenti e armoniche di frequenza paragonabile (anche inferiore!!) alla frequenza del motore.

Esempio di funzionamento corretto:

F motore = 40 Hz

F switching = 1000 Hz

Sul motore troviamo:

La fondamentale a 40 Hz che fa girare il motore

Le armoniche a 960 Hz (Fs - Fm), a 1000 Hz (Fs), a 1040 Hz (FS + Fm) e così via, che filtrate dall'induttanza del motore creano poco effetto.

Esempio di funzionamento anomalo:

F motore = 100 Hz

F switching = 220 Hz (il teorema di Shannon è rispettato lo stesso!)

Sul motore troviamo:

I 100 Hz della fondamentale (ok, ancora tutto bene...)

I 220 Hz della modulante (uhmm.. l'effetto filtro si fa sentire poco...)

I 120 Hz della differenza tra Fs e Fm (e qua il casino è assicurato! )

E tutte le altre...

Praticamente se pilotavamo il motore in onda quadra era molto meglio, la prima armonica spuria era la quinta (500 Hz!)

Modificato: 3 giugno 2003 da bit