La mayoría de los variadores modernos de velocidad para motores de CA presentan dos etapas de conversión de la energía, como se muestra en la figura 1.

 

Figura 1: Diagrama de bloques de las etapas de un variador CA

La etapa rectificadora consta de un puente rectificador y un filtro, cuya finalidad es obtener un nivel de continua intermedio por rectificación directa de las líneas de entrada. Este bus de continua alimenta la etapa inversora, constituida por un puente trifásico realizado mediante seis interruptores electrónicos de potencia. Accionando los interruptores de manera coordinada, el bus de continua se reconvierte en un sistema trifásico de corriente alterna, que es conectado al motor.

En la mayoría de los variadores modernos la etapa inversora utiliza IGBT como interruptores. La tensión de salida y la frecuencia se controlan utilizando las técnicas de modulación del ancho del pulso (PWM) a frecuencias de conmutación elevadas (4 kHz y superiores). Los IGBT tienen tiempos muy cortos de paso de bloqueo a conducción y viceversa, lo que minimiza las pérdidas por conmutación y proporciona rendimientos elevados en la conversión.

 

Figura 2: Tensión de salida del variador

En la figura 2 se muestra una imagen simplificada de la tensión de salida. El análisis de Fourier muestra que esta forma de onda está constituida de una frecuencia fundamental y un espectro de armónicos, múltiplos de la frecuencia de conmutación, cuya amplitud está en proporción inversa a su frecuencia. La rápida conmutación de los interruptores provoca pendientes abruptas en la tensión, lo que en conjunción con la elevada frecuencia de conmutación genera un abultado espectro de armónicos. Los armónicos de mayor frecuencia (es decir, aquellos mayores a 100 kHz) pueden "escapar" del variador, acoplando los cables de control y los de potencia, y causando interferencias y problemas de funcionamiento en otros equipos.

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