Доставчиците на оборудване за поддържане на честотни преобразуватели ви напомнят, че в традиционната система за честотен контрол, състояща се от универсални честотни преобразуватели, асинхронни двигатели и механични товари, когато натоварването на битова енергия, задвижвано от двигателя, се разреди, двигателят може да бъде в състояние на регенеративно спиране; или когато двигателят се забави от висока скорост до ниска скорост (включително спиране), честотата може да спадне, но поради механичната инерция на двигателя, двигателят може да бъде в състояние на регенеративно генериране на енергия и съхранената механична енергия в преносната система се преобразува в електричество от електродвигателя, което се връща в DC веригата на инвертора чрез шестте диода за непрекъснат ток на инвертора.
В честотните преобразуватели има два най-често използвани метода за обработка на възобновяема енергия:
(1) „Спирачно съпротивление“, свързано паралелно с кондензатора, изкуствено зададено в DC веригата, наречено динамично спирачно състояние;
(2), за да се върне обратно в мрежата, това се нарича състояние на спиране с обратна връзка (известно също като състояние на регенеративно спиране). Съществува и метод на спиране, а именно DC спиране, което може да се използва в ситуации, изискващи точно паркиране или неравномерно въртене на спирачката на двигателя преди стартиране поради външни фактори.
В книги и публикации много експерти са говорили за проектирането и приложението на инверторно спиране, особено напоследък има много статии за „спиране с обратна връзка за енергия“. Днес авторът предлага нов тип метод на спиране, който има предимствата на четириквадрантното действие на „спиране с обратна връзка“, висока експлоатационна ефективност, а също така има предимствата на „спиране с консумация на енергия“ за мрежата без замърсяване, висока надеждност.
Енергийна спирачка
Използването на спирачното съпротивление, зададено в DC веригата, за абсорбиране на възобновяема електрическа енергия на двигателя се нарича спиране с консумация на енергия.
Предимствата му са проста конструкция; липса на замърсяване на мрежата (в сравнение с обратната връзка), ниска цена; недостатък е ниската експлоатационна ефективност, особено когато честото спиране ще изразходва много енергия и капацитетът на спирачното съпротивление ще се увеличи.
Като цяло, в общите честотни преобразуватели, малките честотни преобразуватели (под 22 kW) имат вграден спирачен модул, необходимо е само да се добави спирачно съпротивление. Високомощните честотни преобразуватели (над 22 kW) изискват външен спирачен модул и спирачно съпротивление.
Спирачка с обратна връзка
За да се постигне спиране с обратна връзка по енергия, е необходимо управление на напрежението, честотата и фазата, управление на тока с обратна връзка и други условия. Използва се технология за активно обръщане, за да се обърне възобновяемата електроенергия от мрежата със същата честота и фаза променливотоково захранване обратно към мрежата, като по този начин се постига спиране.
Предимството на спирането с обратна връзка е, че може да работи в четири квадранта, както е показано на Фигура 3, а обратната връзка с електрическата енергия подобрява ефективността на системата. Недостатъците му са:
(1), този метод на спиране с обратна връзка може да се използва само при стабилно мрежово напрежение, което не е лесно за повреди (колебанията на мрежовото напрежение не са по-големи от 10%). Тъй като когато спирачката за генериране на енергия работи, времето за прекъсване на мрежовото напрежение е по-голямо от 2 ms, може да възникне повреда от смяна на фазата и да повреди устройството.
(2) В обратната връзка има хармонично замърсяване на мрежата.
(3) Сложно управление, висока цена.
Нов тип спиране (капацитивно спиране с обратна връзка)
Принцип на главната верига
Коригиращата част използва общ неуправляем коригиращ мост за корекция, филтърната верига използва общ електролитен кондензатор, а веригата за закъснение използва контактор или управляем силициев диод. Зарядната част, захранващият модул за обратна връзка IGBT, зарядният резистор за обратна връзка L и големият електролитен кондензатор C (капацитетът е около нула точки, може да се определи в зависимост от операционната система, където се намира честотният преобразувател). Инверторната част се състои от захранващия модул IGBT. Защитната верига се състои от IGBT и захранващ резистор.
(1) Работно състояние на генерирането на енергия от електродвигателя
CPU следи в реално време входното променливо напрежение и напрежението на постояннотоковото напрежение νd, като решава дали да изпрати сигнал за зареждане към VT1. След като νd е по-високо от входното променливо напрежение, съответстващо на стойността на постояннотоковото напрежение (например 380VAC-530VDC) до определена стойност, CPU изключва VT3, като чрез импулсно провеждане на VT1 се осъществява процесът на зареждане на електролитния кондензатор C. В този момент резисторът L се разделя на електролитния кондензатор C, като по този начин се гарантира, че електролитният кондензатор C работи в безопасни граници.
(2) Електрическо работно състояние на електродвигателя
Когато процесорът засече, че системата вече не е заредена, той провежда импулса VT3, така че линията на резистора L се превръща в мигновено ляво и дясно отрицателно напрежение (както е показано на иконата), плюс напрежението на електролитния кондензатор C може да постигне процес на обратна връзка за енергия от кондензатора към DC веригата. CPU контролира честотата на превключване на VT3 и коефициента на вакантност чрез откриване на напрежението и напрежението на DC веригата върху електролитния кондензатор C, като по този начин контролира тока на обратна връзка, за да гарантира, че напрежението на DC веригата νd не изглежда твърде високо.
Системни проблеми
(1) Избор на резистор
(а) Вземаме предвид особеностите на работните условия, приемайки, че системата има някакъв вид повреда, водеща до свободно ускорение на товара на бита, съдържащ се в двигателя, когато двигателят е в състояние на генериране на енергия,
Възобновяемата енергия се връща към DC веригата през шест диода с постоянен ток, което води до повишаване на νd и бързо зареждане на честотния преобразувател, при което токът ще бъде голям. Така че избраният диаметър на резисторния проводник трябва да е достатъчно голям, за да пропуска тока в този момент.
(б) в обратната връзка, за да се накара електролитен кондензатор да освободи колкото е възможно повече електрическа енергия преди следващото зареждане, изборът на обикновено желязно ядро (силициева стоманена плоча) не е в състояние да постигне целта, най-добре е да се избере желязно ядро, изработено от железен оксиден материал, и след това погледнете горното съображение за текущата стойност, която е толкова голяма, можете да видите колко голямо е това желязно ядро. Не знам дали има толкова голямо желязно ядро на пазара, дори и да има, цената му със сигурност няма да е много ниска.
Ето защо предлагам веригите за зареждане и обратна връзка да използват електрически резистор.
(2) Трудности при контрола
(a) В постояннотоковата верига на честотния преобразувател напрежението νd обикновено е по-високо от 500VDC, а съпротивлението на електролитния кондензатор C е само 400VDC. Вижда се, че управлението на този процес на зареждане не е като метода за управление на енергийното спиране (съпротивително спиране). Преходното напрежение върху резистора се намалява до νc = νd-νL, а преходното зарядно напрежение на електролитния кондензатор C е νc = νd-νL. За да се гарантира, че електролитният кондензатор работи в безопасния диапазон (≤400V), е необходимо ефективно да се контролира падът на напрежение νL върху резистора, а падът на напрежение νL зависи от индуктивността и моментната скорост на промяна на тока.
(б) В процеса на обратна връзка, електрическата енергия, освободена от електролитния кондензатор C, също трябва да бъде предотвратена от причиняване на прекомерно напрежение в DC веригата през резистора, така че системата да изглежда защитена от пренапрежение.
Основни приложения и примери за приложение
Поради предимствата на този нов тип спиране (капацитивно спиране с обратна връзка) на честотния преобразувател, напоследък много потребители предлагат да оборудват тази система с характеристиките на своето оборудване. Поради техническите трудности не е известно дали има такъв метод на спиране в чужбина. В момента само Shandong Fengguan Electronics Co., Ltd. е преминала към този нов тип серия капацитивно спиране с обратна връзка за минни асансьори от честотния преобразувател, който е използвал спиране с обратна връзка в миналото (все още има 2 в нормална експлоатация). Досега този честотен преобразувател с капацитивно спиране с обратна връзка работи нормално от дълго време в Shandong Ningyang Security Coal Mine и Shanxi Taiyuan, запълвайки тази празнина у дома.
С разширяването на областта на приложенията на честотните преобразуватели, тази приложна технология ще бъде много обещаваща, по-специално, използвана главно в минни висящи клетки (с екипаж или товарене), минни самосвали с конусовидни кладенци (едноцилиндрови или двуцилиндрови), повдигателни машини и други индустрии. Накратко, може да се използва необходимостта от устройства за обратна връзка с енергията.