¿Hay algún circuito o componente que pueda convertir una fuente de alimentación de CA con frecuencia variable en una fuente con frecuencia constante (como 60 Hz)?

Sí, en al menos dos formas.

Algunas de las otras respuestas describen una técnica: convertir la alimentación de CA de entrada a CC y luego invertir esa CC a CA a la frecuencia de salida deseada.

Pero hay otra forma: el cicloconvertidor. Básicamente, se trata de un “inversor” directo de CA a CA con circuitos de conmutación muy parecidos a los de un inversor de CC a CA, pero diseñado para convertir directamente de una frecuencia de CA a otra, normalmente cambiando a una frecuencia igual a la diferencia entre Las frecuencias de entrada y salida.

Los cicloconvertidores generalmente se usan en aplicaciones de muy alta potencia donde la eficiencia es importante, ya que evitan una doble conversión a través de CC. Una aplicación con la que estoy familiarizado es en los cruceros modernos con sistemas de propulsión diesel-eléctricos. Los generadores diesel tienen alternadores que producen CA a 50 o 60 Hz, que los cicloconvertidores convierten a CA de frecuencia variable para sus hélices accionadas por motor de CA.

Un circuito requerirá una conversión de CA-CC-CA, dicho circuito básicamente rectifica la entrada de CA a CC (por ejemplo, usando un puente de diodos), y luego invierte de CC a CA (por ejemplo, usando un puente H de transistor), en el cual etapa tienes control total sobre la frecuencia. De hecho, si tiene un convertidor completo como ese, ahora también tiene control sobre el voltaje.

Aquí hay un diagrama muy simplificado para la conversión trifásica.

SI no tiene control sobre el motor, utilice un rectificador para convertirlo a CC y luego un amplio inversor de entrada (convertidor de CC a CA) para devolverlo a CA a la frecuencia deseada. Los inversores se controlan electrónicamente para producir la frecuencia correcta.

Si tiene un generador de CA costoso, el generador tendrá un motor principal: un motor. La velocidad del motor y su número de polos determinan la frecuencia de la salida. También determina el voltaje. El generador estará diseñado para suministrar un voltaje fijo (digamos 120 V) a exactamente 60 Hz. En general, se establece un gobernador mecánico para controlar la velocidad del motor a la velocidad (generalmente 3600 RPM) necesaria para 60 Hz. También se puede usar un gobernador electrónico, con un control preciso para emitir 60.000000 Hz si se desea. El propósito del gobernador es un circuito de retroalimentación que aumenta o disminuye instantáneamente el flujo de combustible para mantener la velocidad, la frecuencia y el voltaje.

EN un sistema de generación, operar con una carga constante proporcionará un flujo de combustible constante. Si se agrega carga, entonces el motor disminuirá la velocidad y el regulador aumentará el combustible para mantener la velocidad o reducirá el combustible para reducir la velocidad del motor si se quita la carga.

Si. ¿Has visto uno de los “generadores inversores” fabricados por varios fabricantes de generadores pequeños como Honda? El generador tiene un motor de gasolina que acciona un alternador. El alternador tiene un regulador de voltaje que mantiene un voltaje fijo independientemente de las RPM del motor (y, por lo tanto, la frecuencia de salida del alternador). La salida del alternador se rectifica a CC a través de un puente de onda completa. La CC se convierte de nuevo en CA de frecuencia fija mediante un inversor PWM de transistor. La detección de carga a través del transformador de corriente es la señal de control al circuito PID para la velocidad del motor. A carga ligera, el motor puede funcionar relativamente lento para producir la potencia de salida necesaria, lo que resulta en muy buenas tasas de consumo de combustible y bajo nivel de ruido. La salida de un buen inversor PWM puede (especialmente después de un pequeño filtrado) aproximarse estrechamente a la calidad de onda sinusoidal.

Yuan Gao lo ha respondido perfectamente. Lo que está buscando es un variador de frecuencia. Estos están disponibles comercialmente y se utilizan abundantemente para el control de velocidad de máquinas de CA. Hay una gran cantidad de literatura disponible en línea para el mismo.

El principio fundamental es convertir CA a CC y luego convertir la CC en una CA de la frecuencia que elija. Supongo aquí que probablemente está tratando de extraer energía de un motor primario cuya velocidad de rotación es de naturaleza estocástica como la turbina eólica. En esos casos, hay un banco de baterías involucrado que actúa como un amortiguador para reducir esa brecha entre la demanda y la oferta.

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Además, puede buscar la regulación de frecuencia para la energía eólica. Hay una tonelada de literatura disponible allí también.

¡La mejor de las suertes!

Esto se hace todo el tiempo en los aviones porque las turbinas giran a cualquier velocidad, desde 4,000 RPM en reposo hasta quizás 18,000 a plena potencia. En los aviones más antiguos usaban algo parecido a la transmisión automática de un automóvil, solo con entrada variable y RPM de salida constante, en lugar de un poco al revés. Solo estoy adivinando, pero sospecho que en los aviones más nuevos lo hacen con inversores de estado sólido, ya que son mucho más livianos que las transmisiones.

No, porque cualquier circuito o componente tiene un ancho de banda de trabajo limitado.