Пастаўшчыкі блокаў зваротнай сувязі па энергіі нагадваюць вам, што пераўтваральнікі частоты часта сутыкаюцца з рознымі праблемамі падчас адладкі і выкарыстання, сярод якіх найбольш распаўсюджанай з'яўляецца перанапружанне. Пасля ўзнікнення перанапружання, каб прадухіліць пашкоджанне ўнутранага ланцуга, актывуецца функцыя абароны ад перанапружання пераўтваральніка частоты, што прывядзе да спынення працы пераўтваральніка частоты і няправільнай працы абсталявання.
Такім чынам, неабходна прыняць меры для ліквідацыі перанапружання і прадухілення ўзнікнення няспраўнасцяў. З-за розных сцэнарыяў прымянення пераўтваральнікаў частаты і рухавікоў прычыны перанапружання таксама адрозніваюцца, таму адпаведныя меры павінны быць прыняты ў залежнасці ад канкрэтнай сітуацыі.
Генерацыя перанапружання ў пераўтваральніку частаты і рэкуператыўным тармажэнні
Так званае перанапружанне пераўтваральніка частоты адносіцца да сітуацыі, калі напружанне пераўтваральніка частоты перавышае намінальнае напружанне па розных прычынах, што ў асноўным праяўляецца ў пастаянным напружанні шыны пастаяннага току пераўтваральніка частоты.
Падчас нармальнай працы пастаяннае напружанне пераўтваральніка частоты з'яўляецца сярэднім значэннем пасля трохфазнага поўнахвалевага выпрамлення. Калі разлічваць зыходзячы з напружання сеткі 380 В, сярэдняе пастаяннае напружанне Ud=1,35 U, а ў сетцы=513 В.
Пры ўзнікненні перанапружання кандэнсатар назапашвальніка энергіі на шыне пастаяннага току зараджаецца. Калі напружанне павышаецца прыкладна да 700 В (у залежнасці ад мадэлі), актывуецца абарона ад перанапружання пераўтваральніка частаты.
Існуе дзве асноўныя прычыны перанапружання ў пераўтваральніках частаты: перанапружанне харчавання і рэгенератыўнае перанапружанне.
Перанапружанне харчавання — гэта сітуацыя, калі напружанне шыны пастаяннага току перавышае намінальнае значэнне з-за празмернага напружання крыніцы харчавання. У наш час уваходнае напружанне большасці пераўтваральнікаў частаты можа дасягаць 460 В, таму перанапружанне, выкліканае крыніцай харчавання, здараецца надзвычай рэдка.
Асноўнае пытанне, якое абмяркоўваецца ў гэтым артыкуле, - гэта рэгенерацыя перанапружання.
Асноўныя прычыны ўзнікнення рэгенератыўнага перанапружання наступныя: калі нагрузка GD2 (крутоўны момант махавіка) запавольваецца, час запавольвання, усталяваны пераўтваральнікам частаты, занадта кароткі;
Пры апусканні рухавік падвяргаецца ўздзеянню знешніх сіл (напрыклад, вентылятараў і расцяжных машын) або патэнцыйных нагрузак (напрыклад, ліфтаў і кранаў). З-за гэтых прычын фактычная хуткасць рухавіка вышэйшая за зададзеную хуткасць пераўтваральніка частаты, што азначае, што хуткасць ротара рухавіка перавышае сінхронную хуткасць. У гэты час хуткасць слізгацення рухавіка адмоўная, а кірунак абмоткі ротара, якая пераразае круцільнае магнітнае поле, процілеглы кірунку стану рухавіка. Электрамагнітны момант, які генеруецца ім, з'яўляецца тармазным момантам, які перашкаджае кірунку кручэння. Такім чынам, электрарухавік фактычна знаходзіцца ў стане генерацыі, і кінетычная энергія нагрузкі «рэгенеруецца» ў электрычную энергію.
Рэгенератыўная энергія зараджаецца на кандэнсатар пастаяннага току інвертара праз дыёд свабоднага ходу інвертара, што прыводзіць да павышэння напружання на шыне пастаяннага току, што называецца рэгенератыўным перанапружаннем. Крутоўны момант, які ствараецца ў працэсе рэгенератыўнага перанапружання, процілеглы першапачатковаму крутоўнаму моманту, які з'яўляецца тармазным момантам. Такім чынам, працэс рэгенератыўнага перанапружання таксама з'яўляецца працэсам рэгенератыўнага тармажэння.
Іншымі словамі, ліквідацыя рэкуператыўнай энергіі павялічвае тармазны момант. Калі рэкуператыўная энергія невялікая, то інвертар і рухавік самі маюць рэкуператыўную тармазную здольнасць 20, і гэтая частка электрычнай энергіі будзе спажывацца інвертарам і рухавіком. Калі гэтая энергія перавышае спажывецкую здольнасць пераўтваральніка частоты і рухавіка, кандэнсатар ланцуга пастаяннага току будзе перазараджаны, і функцыя абароны ад перанапружання пераўтваральніка частоты будзе актывавана, што прывядзе да спынення працы. Каб пазбегнуць гэтай сітуацыі, неабходна своечасова пазбавіцца ад гэтай энергіі, адначасова павялічваючы тармазны момант, што з'яўляецца мэтай рэкуператыўнага тармажэння.
Меры па прадухіленні перанапружання пераўтваральнікаў частаты
З-за розных прычын перанапружання прымаюцца розныя меры. Для вырашэння праблемы перанапружання, якая ўзнікае падчас паркоўкі, калі няма спецыяльных патрабаванняў да часу або месца паркоўкі, можна выкарыстоўваць метад падаўжэння часу запаволення пераўтваральніка частоты або свабодную паркоўку. Так званая свабодная паркоўка азначае, што пераўтваральнік частоты адключае галоўны выключальнік, дазваляючы рухавіку свабодна слізгаць і спыняцца.
Калі ёсць пэўныя патрабаванні да часу або месца паркоўкі, можна выкарыстоўваць функцыю тармажэння пастаянным токам.
Функцыя тармажэння пастаянным токам заключаецца ў запаволенні рухавіка да пэўнай частаты, а затым падачы пастаяннага току на абмотку статара рухавіка для стварэння статычнага магнітнага поля.
Абмотка ротара рухавіка зразае гэтае магнітнае поле і генеруе тармазны момант, які пераўтварае кінетычную энергію нагрузкі ў электрычную энергію і спажывае яе ў выглядзе цяпла ў ланцугу ротара рухавіка. Таму гэты тып тармажэння таксама вядомы як энергаспажывальнае тармажэнне. Працэс тармажэння пастаянным токам насамрэч уключае ў сябе два працэсы: рэкуператыўнае тармажэнне і тармажэнне з спажываннем энергіі. Гэты метад тармажэння мае эфектыўнасць толькі 30-60% ад рэкуператыўнага тармажэння, а тармазны момант адносна невялікі. З-за таго, што спажыванне энергіі ў рухавіку можа прывесці да перагрэву, час тармажэння не павінен быць занадта доўгім.
Акрамя таго, пускавая частата, час тармажэння і напружанне тармажэння пастаянным токам задаюцца ўручную і не могуць быць аўтаматычна рэгуляваны ў залежнасці ад узроўню рэгенератыўнага напружання. Такім чынам, тармажэнне пастаянным токам нельга выкарыстоўваць пры перанапружанні, якое ўзнікае падчас нармальнай працы, і можна выкарыстоўваць толькі для тармажэння падчас паркоўкі.
Для вырашэння праблемы перанапружання, выкліканага празмерным GD2 (крутоўным момантам махавіка) нагрузкі падчас запаволення (з высокай хуткасці на нізкую без прыпынку), можна выкарыстоўваць метад адпаведнага падаўжэння часу запаволення. Фактычна, гэты метад таксама выкарыстоўвае прынцып рэкуператыўнага тармажэння. Падаўжэнне часу запаволення рэгулюе толькі хуткасць зарадкі інвертара рэкуператыўным напружаннем нагрузкі, каб разумна выкарыстоўваць рэкуператыўную тармазную здольнасць самога інвертара. Што тычыцца нагрузак, якія прыводзяць рухавік у рэкуператыўны стан з-за знешніх сіл (у тым ліку патэнцыйнага вызвалення энергіі), паколькі яны нармальна працуюць у стане тармажэння, рэкуператыўная энергія занадта высокая, каб спажывацца самім пераўтваральнікам частаты. Такім чынам, немагчыма выкарыстоўваць тармажэнне пастаянным токам або падоўжыць час запаволення.
У параўнанні з тармажэннем пастаянным токам, рэкуператыўнае тармажэнне мае большы тармазны момант, і велічыня тармазнога моманту можа аўтаматычна рэгулявацца тармазным блокам пераўтваральніка частаты ў залежнасці ад неабходнага тармазнога моманту нагрузкі (г.зн. узроўню рэкуператыўнай энергіі). Такім чынам, рэкуператыўнае тармажэнне найбольш падыходзіць для забеспячэння тармазнога моманту нагрузкі падчас нармальнай працы.
Метад рэкуператыўнага тармажэння з пераўтварэннем частаты:
1. Тып спажывання энергіі:
Гэты метад прадугледжвае паралельнае падключэнне тармазнога рэзістара ў ланцуг пастаяннага току пераўтваральніка частаты і кіраванне ўключэннем/выключэннем сілавога транзістара шляхам выяўлення напружання на шыне пастаяннага току. Калі напружанне на шыне пастаяннага току павышаецца прыкладна да 700 В, сілавы транзістар праводзіць ток, перадаючы рэгенераваную энергію ў рэзістар і спажываючы яе ў выглядзе цеплавой энергіі, тым самым прадухіляючы павышэнне напружання пастаяннага току. З-за немагчымасці выкарыстання рэгенераванай энергіі ён адносіцца да тыпу тармажэння з спажываннем энергіі. Як тып, які спажывае энергію, яго адрозненне ад тармажэння пастаянным токам заключаецца ў тым, што ён спажывае энергію на тармазным рэзістары па-за рухавіком, таму рухавік не пераграваецца і можа працаваць часцей.
2. Тып паглынання паралельнай шыны пастаяннага току:
Падыходзіць для шматматорных прывадных сістэм (напрыклад, расцяжных станкоў), у якіх кожны рухавік патрабуе пераўтваральніка частаты, некалькі пераўтваральнікаў частаты выкарыстоўваюць адзін пераўтваральнік з боку сеткі, а ўсе інвертары падключаны паралельна да агульнай шыны пастаяннага току. У гэтай сістэме часта адзін або некалькі рухавікоў працуюць нармальна ў стане тармажэння. Рухавік у стане тармажэння цягнецца іншымі рухавікамі для выпрацоўкі рэкуператыўнай энергіі, якая затым паглынаецца рухавіком у электрычным стане праз паралельную шыну пастаяннага току. Калі яна не можа быць цалкам паглынута, яна будзе спажывацца праз агульны тармазны рэзістар. Рэкуператыўная энергія тут часткова паглынаецца і выкарыстоўваецца, але не падаецца назад у электрасетку.
3. Тып зваротнай сувязі па энергіі:
Інвертарны пераўтваральнік з зваротнай сувяззю па энергіі з боку сеткі з'яўляецца рэверсіўным. Пры выпрацоўцы рэгенератыўнай энергіі рэверсіўны пераўтваральнік вяртае рэгенератыўную энергію ў сетку, дазваляючы цалкам выкарыстоўваць рэгенератыўную энергію. Але гэты метад патрабуе высокай стабільнасці электразабеспячэння, і пры раптоўным адключэнні электраэнергіі адбудзецца інверсія і перакульванне.