Dodavatel zpětnovazebních jednotek připomíná, že většina běžných frekvenčních měničů používá diodové usměrňovací můstky k převodu střídavého proudu na stejnosměrný proud a poté pomocí invertorové technologie IGBT převádějí stejnosměrný proud na střídavý proud s nastavitelným napětím a frekvencí pro řízení střídavých motorů. Tento typ frekvenčního měniče může pracovat pouze v elektrickém režimu, proto se nazývá dvoukvadrantový frekvenční měnič. Vzhledem k použití diodového usměrňovacího můstku ve dvoukvadrantovém frekvenčním měniči není možné dosáhnout obousměrného toku energie, takže není možné vracet energii ze systému zpětnovazební vazby motoru do elektrické sítě. V některých aplikacích, kde elektromotory potřebují zpětnovazební energii, jako jsou výtahy, zdvihací zařízení, odstředivé systémy a čerpací jednotky, je možné k dvoukvadrantovému frekvenčnímu měniči přidat pouze odporovou brzdnou jednotku, která bude spotřebovávat energii zpětnovazební z elektromotoru. Diodové usměrňovací můstky mohou navíc způsobovat vážné harmonické znečištění elektrické sítě.
Výkonové moduly IGBT mohou dosáhnout obousměrného toku energie. Pokud se IGBT použije jako usměrňovací můstek, použije se vysokorychlostní a vysoce výpočetně výkonný DSP k generování řídicích impulsů SVPWM. Na jedné straně dokáže upravit vstupní účiník, eliminovat harmonické znečištění elektrické sítě a učinit z měniče skutečně „zelený produkt“. Na druhé straně lze energii generovanou zpětnou vazbou elektromotoru odeslat zpět do elektrické sítě, čímž se dosáhne energeticky úsporných efektů.
U samotného motoru se tzv. čtyři kvadranty vztahují k jeho mechanické charakteristické křivce, která může pracovat ve všech čtyřech kvadrantech na matematické ose. První kvadrant je v dopředném elektrickém stavu, druhý kvadrant je ve stavu zpětnovazebného brzdění, třetí kvadrant je v reverzním elektrickém stavu a čtvrtý kvadrant je ve stavu reverzního brzdění. Frekvenční měnič, který může ovládat motor ve čtyřech kvadrantech, se nazývá čtyřkvadrantový frekvenční měnič. Jednoduše řečeno, dvoukvadrantový běžný frekvenční měnič může pohánět motor pouze dopředu nebo dozadu. Pracuje v kvadrantech jedna a tři. Kinetická energie generovaná při volnoběhu elektromotoru se může pouze ztratit. Čtyřkvadrantový frekvenční měnič (vztahuje se na brzdění elektromotoru) může nejen pohánět motor v dopředném i zpětném směru, ale také přeměňovat kinetickou energii motoru při volnoběhu na elektrickou energii a dodávat ji zpět do elektrické sítě. Tím se elektromotor provozuje v generátorovém stavu. Častěji se používá v situacích zlepšování.
Čtyřkvadrantový frekvenční měnič splňuje různé požadavky průmyslových aplikací, zejména je vhodný pro zátěže s vysokou setrvačností a potenciální energií, jako jsou zdvihací zařízení. Zařízení má velkou rotační setrvačnost GD a patří do systému s opakovaným krátkodobým nepřetržitým provozem. Snížení zpomalení z vysoké rychlosti na nízkou rychlost je velké a doba brzdění je krátká, což vyžaduje silný brzdný účinek nebo dlouhodobé elektrické brzdění s vysokou zátěží. Pro zlepšení energeticky úsporného účinku a snížení energetických ztrát během brzdění se energie zpomalení rekuperuje a přivádí zpět do elektrické sítě, čímž se dosahuje úspory energie a ochrany životního prostředí.
Typické použití čtyřkvadrantového frekvenčního měniče je v situacích s potenciálními charakteristikami zatížení, jako jsou výtahy, trakce lokomotiv, vlečné stroje na ropných polích, odstředivky atd. V některých aplikacích s vysokým výkonem je čtyřkvadrantový frekvenční měnič také vyžadován ke snížení harmonického znečištění elektrické sítě.
Výhody čtyřkvadrantového frekvenčního měniče
1. Ve srovnání s běžnými dvoukvadrantovými frekvenčními měniči je energeticky úspornější; Čtyřkvadrantový frekvenční měnič využívá IGBT moduly jako usměrňovací zařízení k dosažení obousměrného toku energie. Bez nutnosti jakýchkoli externích zařízení může regenerovanou energii vracet zpět do elektrické sítě a dosahovat tak energeticky úsporného provozu.
2. Snížení harmonického proudu na straně sítě a dosažení účiníku blízkého 1 při plném zatížení; Běžné frekvenční měniče generují díky použití diodové usměrňovací technologie značný podíl harmonických složek, což způsobuje vážné znečištění elektrické sítě, narušuje normální provoz ostatních zařízení a dokonce i poškození jiných zařízení. Čtyřkvadrantový vektorový frekvenční měnič používá jako usměrňovací zařízení IGBT moduly a generuje PWM řídicí impulsy s vysokorychlostním a vysoce výpočetně výkonným DSP, které dokáží upravit účiník a eliminovat harmonické znečištění elektrické sítě, což z frekvenčního měniče činí skutečně „zelený produkt“.