يُذكرك مُورِّد وحدة التغذية الراجعة بأن مُعظم مُحوِّلات التردد العادية تستخدم جسور مُقوِّم الصمام الثنائي لتحويل طاقة التيار المُتردد إلى تيار مُستمر، ثم تستخدم تقنية مُعاكس IGBT لتحويل طاقة التيار المُستمر إلى طاقة تيار مُتردد بجهد وتردد قابلين للتعديل للتحكم في محركات التيار المُتردد. يعمل هذا النوع من مُحوِّلات التردد فقط في الوضع الكهربائي، ولذلك يُسمى مُحوِّل تردد ثنائي الربع. بسبب استخدام جسر مُقوِّم الصمام الثنائي في مُحوِّل التردد ثنائي الربع، يستحيل تحقيق تدفق طاقة ثنائي الاتجاه، وبالتالي لا يُمكن إعادة الطاقة من نظام التغذية الراجعة للمحرك إلى شبكة الكهرباء. في بعض التطبيقات التي تحتاج فيها المحركات الكهربائية إلى طاقة تغذية راجعة، مثل المصاعد والرافعات وأنظمة الطرد المركزي ووحدات الضخ، يُمكن فقط إضافة وحدة كبح مقاومة إلى مُحوِّل التردد ثنائي الربع لاستهلاك طاقة التغذية الراجعة من المحرك الكهربائي. بالإضافة إلى ذلك، يُمكن أن تُسبِّب جسور مُقوِّم الصمام الثنائي تلوثًا توافقيًا خطيرًا لشبكة الكهرباء.
تتميز وحدات الطاقة IGBT بتدفق طاقة ثنائي الاتجاه. عند استخدام IGBT كجسر مقوم، يُستخدم معالج إشارة رقمية (DSP) عالي السرعة وقدرة الحوسبة العالية لتوليد نبضات تحكم SVPWM. من جهة، يمكنه ضبط معامل قدرة الدخل، والقضاء على التلوث التوافقي في شبكة الكهرباء، وجعل العاكس منتجًا صديقًا للبيئة. من جهة أخرى، يمكن إعادة الطاقة الناتجة عن التغذية الراجعة للمحرك الكهربائي إلى شبكة الكهرباء، مما يحقق توفيرًا للطاقة.
بالنسبة للمحرك وحده، تشير ما يسمى بالأرباع الأربعة إلى منحنى خصائصه الميكانيكية الذي يمكن أن يعمل في جميع الأرباع الأربعة على المحور الرياضي. الربع الأول في حالة كهربائية أمامية، والربع الثاني في حالة كبح تغذية راجعة، والربع الثالث في حالة كهربائية عكسية، والربع الرابع في حالة كبح عكسي. يُطلق على محول التردد الذي يمكنه تشغيل المحرك في أربعة أرباع اسم محول التردد رباعي الأرباع. ببساطة، يمكن لمحول التردد العادي ثنائي الأرباع فقط دفع المحرك للدوران للأمام أو للخلف. العمل في الربعين الأول والثالث. لا يمكن إهدار الطاقة الحركية المتولدة عند تباطؤ المحرك الكهربائي إلا. لا يمكن لمحول التردد رباعي الأرباع (الذي يشير إلى كبح المحرك الكهربائي) دفع المحرك في الاتجاهين الأمامي والخلفي فحسب، بل يمكنه أيضًا تحويل الطاقة الحركية للمحرك عند تباطؤه إلى طاقة كهربائية وتغذيتها مرة أخرى إلى شبكة الطاقة. جعل المحرك الكهربائي يعمل في حالة المولد. يستخدم بشكل أكثر شيوعًا في حالات التحسين.
يُلبي مُحوّل التردد رباعي الأرباع مُختلف متطلبات التطبيقات الصناعية، وهو مُناسبٌ بشكلٍ خاص لأحمال الطاقة الكامنة عالية القصور الذاتي، مثل معدات الرفع. تتميز هذه المعدات بقصور ذاتي دوراني كبير (GD)، وتنتمي إلى نظام التشغيل المُستمر قصير المدى المُتكرر. يُقلّل التباطؤ من السرعة العالية إلى السرعة المنخفضة بشكلٍ كبير، كما أن وقت الكبح قصير، مما يتطلب كبحًا قويًا أو كبحًا كهربائيًا طويل الأمد للخدمة الشاقة. ولتحسين كفاءة توفير الطاقة وتقليل فقدها أثناء عملية الكبح، تُستعاد طاقة التباطؤ وتُعاد إلى شبكة الكهرباء، مما يُحقق توفيرًا للطاقة وحمايةً للبيئة.
الاستخدام النموذجي لمحوّل التردد رباعي الأرباع هو في المواقف ذات خصائص الحمل المحتملة، مثل المصاعد، وجر القاطرات، وآلات سحب حقول النفط، وأجهزة الطرد المركزي، وما إلى ذلك. في بعض التطبيقات عالية الطاقة، يلزم أيضًا استخدام محوّل تردد رباعي الأرباع لتقليل التلوث التوافقي لشبكة الطاقة.
مزايا محول التردد رباعي الأرباع
١. مقارنةً بمحولات التردد ثنائية الأرباع التقليدية، فهي أكثر كفاءة في استخدام الطاقة؛ إذ تستخدم وحدات IGBT كأجهزة تصحيح لتحقيق تدفق طاقة ثنائي الاتجاه. دون الحاجة إلى أي أجهزة خارجية، يمكنها إعادة الطاقة المتجددة إلى شبكة الكهرباء، مما يوفر الطاقة.
٢. تقليل التيار التوافقي على جانب الشبكة وتحقيق معامل قدرة قريب من ١ عند الحمل الكامل؛ تُنتج محولات التردد العادية، بسبب استخدام تصحيح الثنائيات، نسبة كبيرة من المكونات التوافقية، مما يُسبب تلوثًا خطيرًا لشبكة الطاقة، ويتداخل مع التشغيل العادي للمعدات الأخرى، بل ويُسبب تلفًا لها. يستخدم محول التردد رباعي المتجهات وحدات IGBT كأجهزة تصحيح، ويُولّد نبضات تحكم PWM باستخدام مُعالج إشارة رقمية (DSP) عالي السرعة وقدرة حوسبة عالية، مما يُمكّن من ضبط معامل القدرة والقضاء على التلوث التوافقي لشبكة الطاقة، مما يجعل محول التردد منتجًا صديقًا للبيئة.