مرجع حلول ردود الفعل للطاقة العاكسة

يذكرك موردو معدات دعم محول التردد أنه في نظام التحكم في التردد التقليدي المكون من محولات التردد العالمية والمحركات غير المتزامنة والأحمال الميكانيكية، عندما يتم تفريغ حمل طاقة البت الذي يحركه المحرك، قد يكون المحرك في حالة كبح توليد الطاقة المتجددة؛ أو عندما يتباطأ المحرك من سرعة عالية إلى سرعة منخفضة (بما في ذلك التوقف)، قد ينخفض ​​التردد، ولكن بسبب القصور الذاتي الميكانيكي للمحرك، قد يكون المحرك في حالة توليد الطاقة المتجددة، ويتم تحويل الطاقة الميكانيكية المخزنة في نظام النقل إلى كهرباء بواسطة المحرك الكهربائي، والتي يتم إرجاعها إلى دائرة التيار المستمر للعاكس من خلال الثنائيات الستة للتيار المستمر للعاكس.

في محولات التردد بشكل عام، هناك طريقتان شائعتان في معالجة الطاقة المتجددة:

 (1) "مقاومة الكبح" بالتوازي مع المكثف المضبوط بشكل مصطنع في دائرة التيار المستمر، تسمى حالة الكبح الديناميكية؛

 (2) عند العودة إلى الشبكة، تُسمى هذه الحالة فرملة التغذية الراجعة (أو فرملة التجديد). كما توجد طريقة فرملة أخرى، وهي فرملة التيار المستمر، تُستخدم في الحالات التي تتطلب ركنًا دقيقًا أو دورانًا غير منتظم لفرامل المحرك قبل بدء التشغيل بسبب عوامل خارجية.

في الكتب والمنشورات، تناول العديد من الخبراء تصميم وتطبيقات كبح العاكس، وخاصةً في الآونة الأخيرة، حيث نُشرت العديد من المقالات حول "كبح التغذية الراجعة للطاقة". واليوم، يقدم المؤلف أسلوبًا جديدًا للكبح يتميز بمزايا التشغيل الرباعي "للكبح التغذية الراجعة"، وكفاءة التشغيل العالية، و"كبح استهلاك الطاقة"، مما يضمن شبكة خالية من التلوث وموثوقية عالية.

فرامل الطاقة

إن استخدام مقاومة الكبح الموجودة في دائرة التيار المستمر لامتصاص الطاقة الكهربائية المتجددة للمحرك يسمى كبح استهلاك الطاقة.

مزاياها هي البناء البسيط؛ عدم التلوث للشبكة (مقارنة بالتغذية الراجعة)، والتكلفة المنخفضة؛ العيب هو انخفاض كفاءة التشغيل، وخاصة عندما يستهلك الكبح المتكرر الكثير من الطاقة وستزداد قدرة مقاومة الكبح.

بشكل عام، في محولات التردد العامة، تحتوي محولات التردد الصغيرة (أقل من 22 كيلوواط) على وحدة فرامل مدمجة، وتحتاج فقط إلى إضافة مقاومة فرامل. أما محولات التردد عالية القدرة (أكثر من 22 كيلوواط) فتحتاج إلى وحدة فرامل خارجية ومقاومة فرامل.

فرامل التغذية الراجعة

لتحقيق كبح التغذية الراجعة للطاقة، يتطلب الأمر التحكم في الجهد والتردد والطور، والتحكم في تيار التغذية الراجعة، وشروطًا أخرى. وتُستخدم تقنية الانعكاس النشط لعكس الكهرباء المتجددة إلى الشبكة بنفس التردد والطور، مما يحقق الكبح.

ميزة الكبح بالتغذية الراجعة هي إمكانية تشغيله في أربعة أرباع، كما هو موضح في الشكل 3، حيث تُحسّن التغذية الراجعة للطاقة الكهربائية كفاءة النظام. أما عيوبه، فهي:

 (1) فقط في ظل جهد شبكة مستقر يصعب تعطله (تقلب جهد الشبكة لا يتجاوز 10٪)، يمكن استخدام طريقة كبح التغذية الراجعة هذه. نظرًا لأنه عند تشغيل كبح توليد الطاقة، يكون وقت تعطل جهد الشبكة أكبر من 2 مللي ثانية، مما قد يؤدي إلى تعطل الطور وتلف الجهاز.

 (2) في التغذية الراجعة، هناك تلوث توافقي للشبكة.

 (3) التحكم المعقد والتكلفة العالية.

نوع جديد من الكبح (الكبح بالتغذية الراجعة السعوية)

مبدأ الدائرة الرئيسية

يستخدم جزء التصحيح جسر تصحيح مشترك غير قابل للتحكم، بينما تستخدم دائرة المرشح مكثفًا كهربائيًا مشتركًا، بينما تستخدم دائرة التأخير موصلًا أو سيليكونًا قابلًا للتحكم. وحدة طاقة توجيه التغذية الراجعة IGBT للشحن، ومقاوم التغذية الراجعة L، والمكثف الكهربائي الكبير C (سعتها تقارب الصفر، ويمكن تحديدها وفقًا لنظام التشغيل الذي يوجد به محول التردد). يتكون جزء العاكس من وحدة طاقة IGBT. تتكون دائرة الحماية من مقاوم طاقة IGBT.

 (1) حالة تشغيل توليد الطاقة للمحرك الكهربائي

مراقبة وحدة المعالجة المركزية في الوقت الحقيقي لجهد التيار المتردد المدخل وجهد دائرة التيار المستمر νd، وتحديد ما إذا كان سيتم إرسال إشارة شحن إلى VT1، بمجرد أن يصبح νd أعلى من جهد التيار المتردد المدخل المقابل لقيمة جهد التيار المستمر (على سبيل المثال 380VAC-530VDC) إلى قيمة معينة، تقوم وحدة المعالجة المركزية بإيقاف تشغيل VT3، من خلال التوصيل النبضي لـ VT1 لتحقيق عملية شحن المكثف الكهربائي C. في هذا الوقت، يتم تقسيم المقاومة L إلى المكثف الكهربائي C، وبالتالي ضمان عمل المكثف الكهربائي C ضمن النطاق الآمن.

 (2) حالة التشغيل الكهربائية للمحرك الكهربائي

عندما يكتشف المعالج أن النظام لم يعد مشحونًا، يُمرر نبضة VT3، بحيث يصبح الخط على المقاومة L جهدًا سالبًا لحظيًا يمينًا ويسارًا (كما هو موضح في الرمز)، بالإضافة إلى أن الجهد على المكثف الإلكتروليتي C يُمكّن من تحقيق عملية تغذية راجعة للطاقة من المكثف إلى دائرة التيار المستمر. يتحكم المعالج في تردد تحويل VT3 ونسبة الشواغر من خلال اكتشاف الجهد وجهد دائرة التيار المستمر على المكثف الإلكتروليتي C، وبالتالي يتحكم في تيار التغذية الراجعة لضمان عدم ارتفاع جهد دائرة التيار المستمر νd بشكل كبير.

صعوبات النظام

 (1) اختيار المقاومة

 (أ) نأخذ في الاعتبار خصوصيات ظروف العمل، بافتراض أن النظام يعاني من نوع ما من الفشل، مما يؤدي إلى التسارع الحر لحمل البت الموجود في المحرك، عندما يكون المحرك في حالة تشغيل لتوليد الطاقة،

تُعاد الطاقة المتجددة إلى دائرة التيار المستمر عبر ستة ثنائيات تيار مستمر، مما يؤدي إلى ارتفاع قيمة νd، مما يجعل محول التردد في حالة شحن سريع، وعندها يكون التيار كبيرًا. لذا، يجب أن يكون قطر سلك المقاومة المختار كبيرًا بما يكفي لتمرير التيار في هذه اللحظة.

 (ب) في حلقة التغذية الراجعة، من أجل جعل المكثف الكهربائي قبل الشحنة التالية لإطلاق أكبر قدر ممكن من الطاقة الكهربائية، فإن اختيار قلب الحديد العادي (لوحة الفولاذ السيليكوني) غير قادر على تحقيق الغرض، فمن الأفضل اختيار قلب الحديد المصنوع من مادة أكسيد الحديد، ثم ننظر إلى الاعتبار أعلاه للقيمة الحالية كبيرة جدًا، يمكنك أن ترى مدى حجم قلب الحديد هذا، لا أعرف ما إذا كان هناك قلب حديد كبير في السوق، حتى لو كان هناك، فإن سعره بالتأكيد لن يكون منخفضًا جدًا.

لذلك، أقترح أن تستخدم دوائر الشحن والتغذية الراجعة مقاومة كهربائية.

 (2) صعوبات في السيطرة

 (أ) في دائرة التيار المستمر لمحول التردد، يكون الجهد νd أعلى عادةً من 500 فولت تيار مستمر، بينما يبلغ جهد مقاومة المكثف الإلكتروليتي C 400 فولت تيار مستمر فقط. يتضح أن التحكم في عملية الشحن هذه يختلف عن التحكم في كبح الطاقة (كبح المقاومة). يُخفض جهده العابر على المقاوم إلى νc = νd-νL. لضمان عمل المكثف الإلكتروليتي ضمن نطاق الأمان (≤400 فولت)، من الضروري التحكم بفعالية في انخفاض الجهد νL على المقاوم، والذي يعتمد على مقدار المحاثة ومعدل التغير اللحظي للتيار.

 (ب) في عملية التغذية الراجعة، يجب أيضًا منع الطاقة الكهربائية المنبعثة من المكثف الكهربي C من التسبب في حدوث جهد دائرة تيار مستمر زائد عبر المقاوم، بحيث يبدو النظام محميًا من الجهد الزائد.

التطبيقات الرئيسية وأمثلة التطبيقات

نظرًا لمزايا هذا النوع الجديد من الكبح (كبح ردود الفعل السعوية) لمحول التردد، اقترح العديد من المستخدمين مؤخرًا تجهيز هذا النظام بخصائص معداتهم. ونظرًا للصعوبة الفنية، فإنه من غير المعروف ما إذا كانت هناك طريقة كبح كهذه في الخارج. في الوقت الحاضر، تحولت شركة Shandong Fengguan Electronics Co., Ltd. فقط إلى هذا النوع الجديد من سلسلة مصاعد التعدين من الكبح ردود الفعل السعوية من محول التردد الذي استخدم الكبح ردود الفعل في الماضي (لا يزال هناك 2 في التشغيل العادي)، وحتى الآن، يعمل محول تردد الكبح ردود الفعل السعوية هذا بشكل طبيعي لفترة طويلة في منجم الفحم Shandong Ningyang Security وShanxi Taiyuan، مما يسد هذه الفجوة في المنزل.

مع توسع مجال تطبيقات محولات التردد، ستكون هذه التقنية واعدة للغاية، وتُستخدم بشكل رئيسي في أقفاص المناجم المعلقة (المأهولة أو المُحمّلة)، وشاحنات التعدين ذات الآبار المخروطية (أسطوانة واحدة أو اثنتين)، وآلات الرفع، وغيرها من الصناعات. باختصار، يمكن الاستفادة من الحاجة إلى أجهزة تغذية راجعة للطاقة.