Um inversor não simplesmente “inverte” um retificador. Ele comuta uma fonte CC por meio de dispositivos semicondutores, controla o momento dessas comutações e, frequentemente, filtra o resultado para criar uma forma de onda CA adequada para um motor, uma interface com a rede, um UPS ou uma carga independente.

A arquitetura começa com um barramento CC. Sua tensão, capacitância, impedância da fonte e ondulação permitida determinam quanta energia está disponível durante as mudanças de carga.

A fonte CC e a carga CA definem restrições diferentes; o estágio de comutação precisa atender a ambas.

As chaves criam polaridade e tensão média

Uma ponte H usa quatro chaves controladas para aplicar uma tensão CC positiva ou negativa sobre uma carga. Ligar simultaneamente o par errado cria um caminho destrutivo de condução cruzada; por isso, os drivers de gate inserem um tempo morto e impõem intertravamentos.

A modulação por largura de pulso altera a tensão média ao variar o ciclo de trabalho das chaves. Em um inversor trifásico, braços de ponte coordenados sintetizam tensões de fase cuja frequência fundamental e magnitude podem ser controladas para um motor.

A forma de onda é um espectro

A carga não recebe diretamente da ponte uma onda senoidal matematicamente perfeita. Ela recebe pulsos de comutação que contêm uma componente fundamental desejada e harmônicas. A indutância do motor filtra parte da forma de onda; outras cargas podem exigir um filtro LC ou um filtro senoidal.

Estados alternados das chaves invertem a corrente, enquanto a PWM controla a forma de onda efetiva da saída.

Os limites da aplicação aparecem fora do inversor

Flancos rápidos de tensão podem sobrecarregar a isolação do motor, criar correntes nos rolamentos e produzir sobretensão de onda refletida em cabos longos. Filtros, tipo de cabo, aterramento e frequência de comutação devem ser escolhidos considerando o motor e a instalação.

Cargas regenerativas podem elevar a tensão do barramento CC. O sistema pode precisar de um resistor de frenagem, uma frente ativa ou um caminho de armazenamento de energia. A proteção de entrada, o pré-carregamento, os fusíveis CC, os sensores térmicos e o isolamento de falhas são igualmente importantes.

As opções de acionamentos industriais estão organizadas em acionamentos e controle de movimento, enquanto o hardware de conversão complementar pode ser consultado em fontes de alimentação.

A eficiência é uma faixa de operação

As perdas por condução, as perdas de comutação, os componentes magnéticos e o resfriamento determinam a eficiência e a potência disponível. Uma frequência de comutação mais alta pode melhorar a qualidade da forma de onda, mas aumenta o calor. Pode ser necessário reduzir a capacidade para compensar altitude, temperatura ambiente, condições do gabinete ou resfriamento insuficiente do motor em baixa velocidade.

Opinião do autor: a pergunta útil não é se um inversor produz CA, mas se o sistema completo fonte–conversor–cabo–carga permanece sob controle elétrico e térmico durante a partida, a regeneração, as falhas e a operação contínua.