Доставчиците на устройства за обратна връзка по енергия за честотни преобразуватели ви напомнят, че в традиционните системи за честотен контрол, съставени от честотни преобразуватели с общо предназначение, асинхронни двигатели и механични товари, когато потенциалното натоварване, предавано от двигателя, се понижи, двигателят може да е в състояние на регенеративно спиране; или когато двигателят забави от висока скорост до ниска скорост (включително паркиране), честотата може внезапно да намалее, но поради механичната инерция на двигателя, той може да е в състояние на регенеративно генериране на енергия. Механичната енергия, съхранена в преносната система, се преобразува в електрическа енергия от двигателя и се изпраща обратно към DC веригата на инвертора през шестте диода за свободен ход на инвертора. В този момент инверторът е в изправено състояние. В този момент, ако не се вземат мерки за консумация на енергия в честотния преобразувател, тази енергия ще доведе до повишаване на напрежението на кондензатора за съхранение на енергия в междинната верига. Ако спирането е твърде бързо или механичното натоварване е подемник, тази енергия може да причини повреда на честотния преобразувател, така че трябва да обмислим как да използваме тази енергия.
В честотните преобразуватели като цяло има два често използвани начина за обработка на регенеративната енергия: (1) разсейването ѝ в „спирачен резистор“, изкуствено свързан паралелно с кондензатор в DC веригата, което се нарича състояние на силово спиране; (2) Ако се подава обратно към електрическата мрежа, това се нарича състояние на спиране с обратна връзка (известно също като състояние на регенеративно спиране). Съществува и друг метод на спиране, а именно DC спиране, който може да се използва в ситуации, когато е необходимо точно паркиране или когато спирачният двигател се върти неравномерно поради външни фактори преди стартиране.
С развитието на технологията за честотно преобразуване, проектирането и приложението на честотно-преобразувателно спиране, особено новият метод на спиране „спиране с обратна връзка за енергия“, имат предимствата на „спиране с обратна връзка“ и висока експлоатационна ефективност, както и предимствата на „спиране с консумация на енергия“, което не замърсява електропреносната мрежа и е с висока надеждност.
Консумация на енергия при спиране
Методът за използване на спирачния резистор, вграден в DC веригата, за абсорбиране на регенеративната електрическа енергия на двигателя, се нарича спиране с консумация на енергия. Предимството на спирането е проста конструкция, липса на замърсяване на електрическата мрежа (в сравнение с управлението с обратна връзка) и ниска цена. Недостатъкът е ниската експлоатационна ефективност, особено при често спиране, което ще консумира голямо количество енергия и ще увеличи капацитета на спирачния резистор.
Обикновено, при честотните преобразуватели с ниска мощност (под 22 kW) са оборудвани с вграден спирачен модул, който изисква само външен спирачен резистор. Честотните преобразуватели с висока мощност (над 22 kW) изискват външни спирачни модули и спирачни резистори.
Обратна връзка при спиране
За да се постигне спиране с обратна връзка, са необходими условия като контрол на напрежението със същата честота и фаза, контрол на тока с обратна връзка и др. Използва се активна инверторна технология за инвертиране на регенерираната електрическа енергия в променлив ток със същата честота и фаза като електрическата мрежа и връщането ѝ в мрежата, като по този начин се постига спиране. Предимството на спирането с обратна връзка е, че обратната връзка за електрическа енергия подобрява ефективността на системата. Недостатъкът му е, че: (1) този метод на спиране с обратна връзка може да се използва само при стабилно мрежово напрежение, което не е склонно към повреди (колебания на мрежовото напрежение не надвишават 10%). Тъй като по време на спиране с генериране на енергия, ако времето за повреда на напрежението на електрическата мрежа е по-голямо от 2 ms, може да възникне комутационна повреда и компонентите могат да се повредят. (2) По време на обратната връзка има хармонично замърсяване на електрическата мрежа. (3) Управлението е сложно и цената е висока.
Нов метод на спиране (кондензаторно спиране с обратна връзка)
Технологията за енергийна обратна връзка използва IGBT транзистор като токоизправителен мост, а функционалният IGBT модул може да постигне двупосочен поток на енергия, като същевременно използва високоскоростни DSP чипове за генериране на PWM управляващи импулси. От една страна, той може да обърне съхранената в кондензатора електрическа енергия към електрическата мрежа; от друга страна, входният фактор на мощността може да се регулира, за да се елиминира хармоничното замърсяване на електрическата мрежа.
По време на консумация на енергия, DSP на блока за управление на корекцията генерира 6 високочестотни PWM импулса, за да контролира проводимостта и прекъсването на 6-те IGBT транзистора от страната на корекцията. Проводимостта и прекъсването на IGBT транзистора работят заедно с реакторите, за да генерират синусоидална форма на вълната, която е съгласувана с фазата на входното напрежение, като по този начин елиминират хармониците, генерирани от токоизправителния мост, и елиминират хармоничното замърсяване на електрическата мрежа.
Когато е в състояние на генериране на енергия, енергията се подава обратно към DC шината през диода от страната на инвертора и с натрупването ѝ, напрежението на DC шината също се увеличава. Когато то надвиши определена стойност, частта за обратна връзка по енергия от страната на токоизправителя се включва, превръщайки постоянния ток в променлив ток. След регулиране на фазата и амплитудата, той се предава обратно към променливотоковата електрическа мрежа, за да се постигне енергоспестяващ ефект.