Energeetika- ja elektritööstuses kasutatakse sagedusmuundureid peamiselt energia säästmiseks ja tootmisprotsesside täiustamiseks. Mootorite energiasäästlike ja kiiruse reguleerimise seadmetena kasutatakse neid laialdaselt metallurgias, energeetikas, veevarustuses, nafta-, keemia-, söekaevandus- ja muudes valdkondades. Sagedusmuunduri energiatagasisideüksuse põhiolemus on aktiivne inversioon. Üldsagedusmuunduri energiatagasisideüksuse rakendusmeetod on regenereeritud energia suunamine võrku üldsagedusmuunduri esiastme kontrollimatu alaldi vastassuunaliste kolmefaasiliste inverterite abil. Energiatagasisideüksuse põhiahel koosneb peamiselt invertersillast, mis koosneb türistoridest, IGBT-dest, IPM-moodulitest ja mõnest välisseadmest.
Inverteri silla väljundots on ühendatud sagedusmuunduri sisendklemmidega R, S ja T kolme drosseli reaktori kaudu ning sisendots on ühendatud universaalse sagedusmuunduri alalisvoolupoole positiivse klemmiga isolatsioonidioodi kaudu, et tagada energia ühesuunaline voog "sagedusmuunduri aktiivse inverteri sillavõrgu" suunas. Drosselreaktori ülesanne on tasakaalustada pinge erinevust, piirata voolu ja filtreerida, mängides võtmerolli regeneratiivse energia tagasisides elektrivõrku.
Süsteemi tööprotsess on järgmine: kui mootor töötab, siis aktiivne inverter ei tööta ja inverteri lülititorud on kõik blokeeritud ja väljalülitatud olekus; kui mootor on regeneratiivse energia tootmise olekus, suunatakse energia mootor võrku tagasi ja aktiivne inverter tuleb tööks käivitada.
Aktiivse inverteri aktiveerimist energia tagasiside ajal kontrollib sagedusmuunduri alalisvoolupoole pinge Ud suurus. Põhimõte on selles, et kui mootor on elektrilises olekus, jääb sagedusmuunduri alalisvoolupoole pinge põhimõtteliselt konstantseks. Kui mootor on genereeriva pidurduse olekus, laeb vahelduvvoolumootori regeneratiivenergia sagedusmuunduri keskmise alalisvooluühenduse energiasalvestuskondensaatorit, põhjustades alalisvoolusiinil pinge tõusu. Niikaua kui Ud suurus on tuvastatud, saab mootori olekut kindlaks teha ja aktiivset inverterit juhtida energia tagasiside saavutamiseks.
Kui mootor suunab energia tagasi alalisvoolu poolele, põhjustades alalisvoolu siini pinge ületamise elektrivõrgu liini tipppinge juurest, lülitub universaalse sagedusmuunduri alaldi sild vastupinge tõttu välja; kui alalisvoolu siini pinge jätkab tõusu ja ületab aktiivse inverteri käivituspinge, hakkab inverter tööle, suunates energiat võrku tagasi alalisvoolu poolelt; kui alalisvoolu siini pinge langeb inverteri tööpinge alla, lülitatakse aktiivne inverter välja.
Kasutades aktiivmuundurit mootori aeglustamisel ja pidurdamisel tekkiva regeneratiivenergia tagasisidestamiseks elektrivõrku, saab universaalne sagedusmuundur ületada pidurdustakistite traditsioonilise kasutamise põhjustatud madala efektiivsuse ja raskused kiire pidurdamise ja sagedase edasi/tagasi pöörlemise nõuete täitmisel, võimaldades universaalsel sagedusmuunduril töötada neljas kvadrandis.
1) Energia tagasiside juhtimissüsteem
Täielik energia tagasiside juhtimissüsteem peaks vastama faasi, pinge, voolu jms juhtimistingimustele, mis nõuavad tagasisideprotsessi sünkroniseeritud toimimist võrgu faasiga ja aktiivse inverteri seadme käivitamist ainult siis, kui alalisvoolu siini pinge ületab teatud väärtuse; Süsteem peaks suutma kontrollida tagasisidevoolu suurust, juhtides seeläbi mootori pidurdusmomenti ja saavutades täpse pidurdamise.
2) Kaks tüüpi universaalseid sagedusmuunduri energia tagasiside seadmeid
Varem koosnes energiatagasiside üksuste põhiahel enamasti türistoridest ja IGBT-dest. Viimastel aastatel on mõned uut tüüpi energiatagasiside seadmed kasutanud ka intelligentseid mooduleid, näiteks IPM-i, et lihtsustada energiatagasiside üksuste süsteemistruktuuri.
(1) Türistori energiatagasisideüksus:
Energiatagasiside põhiahel koosneb türistorseadmetest, mis on samuti varajane energiatagasiside seade. Seda kasutatakse mitte ainult sagedusmuundurites, vaid ka mõnede alalisvoolu pööratavate kiiruse juhtimissüsteemide pidurdamisel.
① Universaalse sagedusmuunduri edasisuunas töötamise olek: Kui mootor on elektrilises olekus, töötab sagedusmuunduri alaldi, samal ajal kui energia tagasiside seadme türistorseade ei ole käivitunud ja on väljalülitatud olekus ning alaldi töötab edasisuunas. Inverteri juhitav inverteri osa on käivitunud ja hakkab tööle, mittejuhitav tagasisuunas alaldi osa on väljalülitatud olekus ja inverter töötab edasisuunas.
② Universaalse sagedusmuunduri pöördrežiim: Kui mootor on genereerivas olekus, on sagedusmuunduri alaldi väljalülitatud olekus ja energia tagasiside seadme türistorseadmed hakkavad tööle. Inverteri juhitav inverteri osa jääb tööle, mittejuhitav pöördalaldi osa on töörežiimis ja inverter töötab pöördrežiimis.
(2) IGBT energia tagasiside seade:
Energiatagasiside põhiahel koosneb IGBT-seadmetest, mida kasutatakse kõige sagedamini üldistes sagedusmuundurites. IGBT-seadmetega integreeritud vabavooludioodi ei saa alaldiseadmena kasutada alalisvoolu poole ühendatud isolatsioonidioodi piirangute tõttu. Selle maksumus peaks olema kõrgem kui türistori energiatagasiside seadmel.
① Universaalse sagedusmuunduri edasisuunas töötamise olek: kui mootor on elektrilises olekus, töötab sagedusmuunduri alaldi, samal ajal kui energia tagasiside seadme IGBT-seade ei ole käivitunud ja on väljalülitatud olekus ning alaldi töötab edasisuunas. Inverteri IGBT-seadmed käivituvad tööle ja kontrollimatu tagasisuunas alaldi osa on väljalülitatud olekus, samal ajal kui inverter töötab edasisuunas.
② Universaalse sagedusmuunduri vastupidine töörežiim: Kui mootor on genereerivas olekus, on sagedusmuunduri alaldi väljalülitatud olekus ja energia tagasiside seadme IGBT-seade käivitub. Inverteri IGBT-seadmed käivituvad endiselt ja kontrollimatu vastupidise alaldi osa töötab, põhjustades inverteri vastupidise töö.