تامینکنندگان دستگاههای بازخورد انرژی برای مبدلهای فرکانس به شما یادآوری میکنند که در سیستمهای کنترل فرکانس سنتی متشکل از مبدلهای فرکانس عمومی، موتورهای آسنکرون و بارهای مکانیکی، هنگامی که بار پتانسیل منتقل شده توسط موتور کاهش مییابد، موتور ممکن است در حالت ترمز احیاکننده باشد؛ یا هنگامی که موتور از سرعت بالا به سرعت پایین (از جمله پارک) کاهش سرعت مییابد، ممکن است فرکانس به طور ناگهانی کاهش یابد، اما به دلیل اینرسی مکانیکی موتور، ممکن است در حالت تولید توان احیاکننده باشد. انرژی مکانیکی ذخیره شده در سیستم انتقال توسط موتور به انرژی الکتریکی تبدیل شده و از طریق شش دیود هرزگرد اینورتر به مدار DC اینورتر ارسال میشود. در این زمان، اینورتر در حالت یکسوسازی قرار دارد. در این مرحله، اگر هیچ اقدامی برای مصرف انرژی در مبدل فرکانس انجام نشود، این انرژی باعث افزایش ولتاژ خازن ذخیره انرژی در مدار میانی میشود. اگر ترمز خیلی سریع باشد یا بار مکانیکی یک بالابر باشد، این انرژی ممکن است به مبدل فرکانس آسیب برساند، بنابراین باید نحوه استفاده از این انرژی را در نظر بگیریم.
در مبدلهای فرکانس عمومی، دو روش رایج برای مدیریت انرژی احیاکننده وجود دارد: (1) اتلاف آن در یک "مقاومت ترمز" که به صورت مصنوعی به صورت موازی با یک خازن در مدار DC قرار گرفته است، که به آن حالت ترمز قدرت میگویند؛ (2) اگر به شبکه برق بازگردانده شود، به آن حالت ترمز بازخوردی میگویند (همچنین به عنوان حالت ترمز احیاکننده شناخته میشود). روش ترمز دیگری نیز وجود دارد، یعنی ترمز DC، که میتواند در شرایطی که نیاز به پارک دقیق است یا زمانی که موتور ترمز به دلیل عوامل خارجی قبل از شروع به کار به طور نامنظم میچرخد، استفاده شود.
با توسعه فناوری تبدیل فرکانس، طراحی و کاربرد ترمز مبدل فرکانس، به ویژه روش ترمز جدید "ترمز بازخورد انرژی"، مزایای "ترمز بازخورد" و راندمان عملیاتی بالا و همچنین مزایای "ترمز مصرف انرژی" را دارد که هیچ آلودگی برای شبکه برق ندارد و قابلیت اطمینان بالایی دارد.
مصرف انرژی ترمز
روش استفاده از مقاومت ترمز تنظیمشده در مدار DC برای جذب انرژی الکتریکی احیاکننده موتور، ترمز مصرف انرژی نامیده میشود که مزایای آن عبارتند از: ساختار ساده؛ عدم ایجاد آلودگی برای شبکه برق (در مقایسه با کنترل فیدبک)؛ هزینه کم؛ عیب آن راندمان عملیاتی پایین، بهویژه در هنگام ترمزگیری مکرر است که مقدار زیادی انرژی مصرف میکند و ظرفیت مقاومت ترمز را افزایش میدهد.
به طور کلی، در مبدلهای فرکانس عمومی، مبدلهای فرکانس کمتوان (زیر ۲۲ کیلووات) به یک واحد ترمز داخلی مجهز هستند که فقط به یک مقاومت ترمز خارجی نیاز دارد. مبدلهای فرکانس توان بالا (بالای ۲۲ کیلووات) به واحدهای ترمز خارجی و مقاومتهای ترمز نیاز دارند.
ترمز بازخوردی
برای دستیابی به ترمز فیدبک انرژی، شرایطی مانند کنترل ولتاژ در همان فرکانس و فاز، کنترل جریان فیدبک و غیره مورد نیاز است. این سیستم از فناوری اینورتر فعال برای تبدیل انرژی الکتریکی احیا شده به برق AC با همان فرکانس و فاز شبکه برق و بازگرداندن آن به شبکه استفاده میکند و در نتیجه ترمز را محقق میسازد. مزیت ترمز فیدبک این است که بازخورد انرژی الکتریکی، راندمان سیستم را بهبود میبخشد. عیب آن این است که: (1) این روش ترمز فیدبک فقط میتواند تحت ولتاژ شبکه پایدار که مستعد خطا نیست (نوسان ولتاژ شبکه بیش از 10٪ نباشد) استفاده شود. زیرا در طول عملیات ترمز تولید برق، اگر زمان خطای ولتاژ شبکه برق بیشتر از 2 میلیثانیه باشد، ممکن است خرابی کموتاسیون رخ دهد و قطعات آسیب ببینند. (2) در طول بازخورد، آلودگی هارمونیکی در شبکه برق وجود دارد. (3) کنترل پیچیده و هزینه آن بالا است.
روش ترمز جدید (ترمز با فیدبک خازنی)
فناوری بازخورد انرژی از IGBT به عنوان پل یکسوساز استفاده میکند و ماژول عملکردی IGBT میتواند جریان دو طرفه انرژی را به دست آورد، در حالی که از تراشههای DSP پرسرعت برای تولید پالسهای کنترل PWM استفاده میکند. از یک طرف، میتواند انرژی الکتریکی ذخیره شده در خازن را به شبکه برق معکوس کند. از طرف دیگر، ضریب توان ورودی را نیز میتوان تنظیم کرد تا آلودگی هارمونیکی به شبکه برق از بین برود.
در طول مصرف برق، DSP واحد کنترل یکسوسازی، 6 پالس PWM فرکانس بالا تولید میکند تا هدایت و قطع 6 IGBT در سمت یکسوسازی را کنترل کند. هدایت و قطع IGBT به همراه راکتورها برای تولید شکل موج جریان سینوسی که با فاز ولتاژ ورودی سازگار است، کار میکنند و در نتیجه هارمونیکهای تولید شده توسط پل یکسوساز را حذف کرده و آلودگی هارمونیکی را به شبکه برق از بین میبرند.
وقتی در حالت تولید برق هستیم، انرژی از طریق دیود در سمت اینورتر به باس DC برگشت داده میشود و با جمع شدن آن، ولتاژ در باس DC نیز افزایش مییابد. وقتی از مقدار مشخصی فراتر رود، بخش بازخورد انرژی در سمت یکسوساز شروع به کار میکند و برق DC را به برق AC تبدیل میکند. پس از تنظیم فاز و دامنه، برای دستیابی به اثرات صرفهجویی در انرژی، به شبکه برق AC منتقل میشود.