Im Antriebssystem, bestehend aus Stromnetz, Frequenzumrichter, Motor und Last, kann Energie bidirektional übertragen werden. Im Elektromotorbetrieb wird elektrische Energie vom Netz über den Frequenzumrichter zum Motor übertragen, in mechanische Energie umgewandelt, um die Last anzutreiben. Die Last verfügt dadurch über kinetische oder potenzielle Energie. Gibt die Last diese Energie ab, um ihren Bewegungszustand zu ändern, wird der Motor von der Last angetrieben und wechselt in den Generatorbetrieb. Dabei wird mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt und an den vorgeschalteten Frequenzumrichter zurückgespeist. Diese Rückkopplungsenergie wird als regenerative Bremsenergie bezeichnet und kann über einen Frequenzumrichter ins Netz zurückgespeist oder in den Bremswiderständen des Zwischenkreises des Frequenzumrichters verbraucht werden (Bremsenergieverbrauch). Es gibt vier gängige Bremsverfahren für Frequenzumrichter.
1. Energieverbrauch beim Bremsen
Bei der Methode zur energieverbrauchsbasierten Bremsung werden ein Chopper und ein Bremswiderstand verwendet. Der im Gleichstromkreis integrierte Bremswiderstand wird genutzt, um die regenerative elektrische Energie des Motors aufzunehmen und so ein schnelles Bremsen des Frequenzumrichters zu erreichen.
Die Vorteile des energiesparenden Bremsens:
Einfacher Aufbau, keine Verschmutzung des Stromnetzes (im Vergleich zur Rückkopplungsregelung) und niedrige Kosten;
Nachteile des Energieverbrauchs beim Bremsen
Der Wirkungsgrad ist gering, insbesondere bei häufigem Bremsen, was einen hohen Energieverbrauch und eine erhöhte Kapazität des Bremswiderstands zur Folge hat.
2. Feedback-Bremsung
Bei der Rückkopplungsbremsmethode wird die Technologie aktiver Wechselrichter eingesetzt, um die zurückgewonnene elektrische Energie in Wechselstrom mit der gleichen Frequenz und Phase wie das Stromnetz umzuwandeln und diesen in das Stromnetz zurückzuspeisen, wodurch ein Bremsvorgang erreicht wird.
Wechselrichterspezifische Energierückkopplungsbremseinheit
Um eine Bremsung mit Energierückkopplung zu erreichen, sind Bedingungen wie Spannungsregelung bei gleicher Frequenz und Phase, Rückkopplungsstromregelung usw. erforderlich.
Die Vorteile der Rückkopplungsbremse
Es kann in vier Quadranten betrieben werden, und die Rückkopplung elektrischer Energie verbessert die Effizienz des Systems;
Nachteile der Rückkopplungsbremsung
1. Dieses Rückkopplungsbremsverfahren kann nur bei stabiler Netzspannung ohne Fehleranfälligkeit (Netzspannungsschwankungen von maximal 10 %) angewendet werden. Denn während des Bremsvorgangs der Stromerzeugung kann es bei einer Spannungsfehlerzeit im Stromnetz von mehr als 2 ms zu Kommutierungsfehlern und damit zu Bauteilschäden kommen.
2. Oberwellenbelastung des Stromnetzes während der Rückkopplung;
3. Komplexe Steuerung und hohe Kosten.
3. Gleichstrombremsung
Definition der Gleichstrombremsung:
Gleichstrombremsung bezeichnet im Allgemeinen den Vorgang, bei dem die Ausgangsfrequenz des Frequenzumrichters gegen null tendiert und die Motordrehzahl auf einen bestimmten Wert sinkt. In diesem Fall speist der Frequenzumrichter Gleichstrom in die Statorwicklung des Asynchronmotors ein und erzeugt so ein statisches Magnetfeld. Der Motor befindet sich nun im energieverbrauchenden Bremszustand. Durch die Rotation des Rotors wird das statische Magnetfeld durchbrochen und ein Bremsmoment erzeugt, wodurch der Motor schnell zum Stillstand kommt.
Es kann in Situationen eingesetzt werden, in denen ein präzises Einparken erforderlich ist oder wenn sich der Bremsmotor aufgrund äußerer Faktoren vor dem Start unregelmäßig dreht.
Elemente der Gleichstrombremsung:
Der Wert der Gleichstrombremsspannung bestimmt im Wesentlichen das Bremsmoment. Je größer die Trägheit des Antriebssystems ist, desto höher sollte der Wert der Gleichstrombremsspannung sein. Im Allgemeinen beträgt die Nennausgangsspannung eines Frequenzumrichters mit einer Gleichspannung von etwa 15-20 % etwa 60-80 V, wobei teilweise der Prozentsatz des Bremsstroms verwendet wird.
Die Gleichstrom-Bremszeit bezeichnet die Zeit, die benötigt wird, um Gleichstrom an die Statorwicklung anzulegen. Sie sollte etwas länger sein als die tatsächlich erforderliche Stillstandszeit.
Die Einschaltfrequenz der Gleichstrombremsung, bei der die Betriebsfrequenz des Wechselrichters einen bestimmten Wert unterschreitet, beginnt von energieverbrauchsbasierter Bremsung auf Gleichstrombremsung umzuschalten. Dies hängt von den Anforderungen der Last an die Bremszeit ab. Sofern keine strengen Anforderungen bestehen, sollte die Einschaltfrequenz der Gleichstrombremsung so niedrig wie möglich eingestellt werden.
4. Gemeinsame Rückkopplungsbremsung des Gleichstrombusses
Das Prinzip der Rückkopplungsbremsmethode mit gemeinsamem Gleichstrombus besteht darin, dass die Rückgewinnungsenergie des Motors A in den gemeinsamen Gleichstrombus zurückgeführt und dann vom Motor B verbraucht wird;
Das Verfahren zur Rückkopplungsbremsung des gemeinsamen Gleichstromzwischenkreises lässt sich in zwei Typen unterteilen: Rückkopplungsbremsung des gemeinsamen symmetrischen Gleichstromzwischenkreises und Rückkopplungsbremsung des gemeinsamen Gleichstromkreises.