يُذكركم مُورِّد وحدة كبح مُحوِّل التردد بأنه في نظام التحكم في سرعة مُحوِّل التردد، تتمثل الطريقة الأساسية لخفض السرعة في خفض التردد المُحدَّد تدريجيًا. عندما يكون قصور نظام السحب كبيرًا، لن يُواكب انخفاض سرعة المحرك انخفاض سرعة المحرك المتزامن، أي أن السرعة الفعلية للمحرك أعلى من سرعته المتزامنة. في هذا الوقت، يكون اتجاه خطوط المجال المغناطيسي التي تقطعها لفات الدوار للمحرك مُعاكسًا تمامًا لاتجاه تشغيل المحرك بسرعة ثابتة. كما يكون اتجاه القوة الدافعة الكهربائية المُستحثة والتيار في لفات الدوار مُعاكسًا لاتجاه دوران المحرك، وسيُنتج المحرك عزم دوران سالب. في هذا الوقت، يكون المحرك في الواقع مُولِّدًا، ويكون النظام في حالة كبح مُتجدد. تُعاد الطاقة الحركية لنظام السحب إلى ناقل التيار المستمر لمُحوِّل التردد، مما يُؤدي إلى ارتفاع جهد ناقل التيار المستمر باستمرار، بل وحتى الوصول إلى مستوى خطير (مثل تلف مُحوِّل التردد).
مبدأ عمل وحدة الكبح
تتكون وحدة الكبح من ترانزستور GTR عالي القدرة ودائرة تشغيله. وظيفتها إضافة مكون كبح خارجي لتسريع استهلاك الطاقة الكهربائية المتجددة عندما لا يتمكن مكثف وصلة تيار التفريغ من تخزينها ضمن نطاق الجهد المحدد، أو عندما لا تتمكن مقاومة الكبح الداخلية من استهلاكها في الوقت المناسب، مما يؤدي إلى زيادة الجهد في التيار المستمر.
في بعض التطبيقات، يلزم تباطؤ سريع. ووفقًا لمبدأ المحركات غير المتزامنة، كلما زاد الانزلاق، زاد عزم الدوران. وبالمثل، يزداد عزم الكبح مع زيادة معدل التباطؤ، مما يُقصّر وقت تباطؤ النظام بشكل كبير، ويُسرّع التغذية الراجعة للطاقة، ويؤدي إلى ارتفاع سريع في جهد ناقل التيار المستمر. لذلك، يجب استهلاك طاقة التغذية الراجعة بسرعة للحفاظ على جهد ناقل التيار المستمر أقل من نطاق آمن معين. تتمثل الوظيفة الرئيسية لنظام وحدة الكبح في تبديد الطاقة بسرعة (والتي تُحوّل إلى طاقة حرارية بواسطة مقاوم الكبح). وهو يُعوّض بفعالية عن عيوب سرعة الكبح البطيئة وعزم الكبح الصغير (≤ 20% من عزم الدوران المُصنّف) لمحوّلات التردد العادية، وهو مناسب جدًا للحالات التي تتطلب كبحًا سريعًا ولكن التردد منخفض.
نظرًا لقصر مدة تشغيل وحدة الكبح، فإن زمن التشغيل قصير جدًا في كل مرة، وارتفاع درجة الحرارة أثناء التشغيل بعيد عن الاستقرار؛ كما أن الفاصل الزمني بعد كل تشغيل أطول، وخلاله تكون درجة الحرارة كافية للانخفاض إلى نفس مستوى درجة الحرارة المحيطة. وبالتالي، ستنخفض القدرة المقدرة لمقاومة الكبح بشكل كبير، وينخفض سعرها أيضًا تبعًا لذلك؛ بالإضافة إلى ذلك، ونظرًا لوجود IGBT واحد فقط بوقت كبح يبلغ مستوى مللي ثانية، يجب أن تكون مؤشرات الأداء المؤقتة لتشغيل وإيقاف ترانزستور الطاقة منخفضة، وحتى زمن الإيقاف مطلوب أن يكون قصيرًا قدر الإمكان لتقليل جهد نبضة الإيقاف وحماية ترانزستور الطاقة؛ آلية التحكم بسيطة نسبيًا وسهلة التنفيذ. نظرًا للمزايا المذكورة أعلاه، تُستخدم على نطاق واسع في أحمال الطاقة الكامنة مثل الرافعات وفي المواقف التي تتطلب كبحًا سريعًا ولكن للعمل قصير المدى.
وظيفة وحدة الكبح
١. عند تباطؤ المحرك الكهربائي تحت تأثير قوة خارجية، يعمل في حالة توليد، منتجًا طاقة متجددة. تُقوَّم القوة الدافعة الكهربائية ثلاثية الطور الناتجة عنه بواسطة جسر ثلاثي الطور مُتحكَّم فيه بالكامل، ويتألف من ست وحدات تغذية راجعة خاصة بالطاقة وثنائيات حرة الحركة في قسم العاكس، مما يزيد باستمرار من جهد ناقل التيار المستمر داخل العاكس.
2. عندما يصل جهد التيار المستمر إلى جهد معين (جهد بدء وحدة الكبح)، يفتح أنبوب مفتاح الطاقة لوحدة الكبح ويتدفق التيار عبر مقاومة الكبح.
3. تعمل مقاومة الكبح على إطلاق الحرارة، وامتصاص الطاقة المتجددة، وتقليل سرعة المحرك، وخفض جهد ناقل التيار المستمر لمحول التردد.
٤. عندما ينخفض جهد ناقل التيار المستمر إلى جهد معين (جهد توقف وحدة الكبح)، يُطفأ ترانزستور الطاقة الخاص بوحدة الكبح. في هذه الحالة، لا يتدفق تيار الكبح عبر المقاوم، ويُبدد مقاوم الكبح الحرارة تلقائيًا، مما يُخفض درجة حرارته.
5. عندما يرتفع جهد ناقل التيار المستمر مرة أخرى لتنشيط وحدة الكبح، ستكرر وحدة الكبح العملية المذكورة أعلاه لموازنة جهد الناقل وضمان التشغيل العادي للنظام.