Energian takaisinkytkentätila mahdollistaa energian syöttämisen takaisin verkkoon kääntämällä moottorin jarrutuksen aikana syntyvän uusiutuvan sähkön vaihtovirraksi samalla taajuudella kuin verkkovirta sen sijaan, että energiaa kulutettaisiin vastusten kautta. Sen ydinprosesseihin kuuluvat:
Energianmuunnos: Sähkömoottorin sähköntuotantotilassa staattorikäämi tuottaa käänteisen induktiovirran, joka lisää tasavirtakiskon jännitettä invertterin tasasuuntauksen jälkeen.
Käänteinen ohjaus: Kun emolevyn jännite ylittää kynnysarvon (esim. 1,2 kertaa verkkojännitteen tehollisarvon), ohjattava muuntaja (esim. IGBT) kytkeytyy aktiiviseen käänteiseen tilaan, kääntäen tasavirran verkkoon meneväksi vaihtovirraksi.
Synkroninen säätö: ohjauspiiri tunnistaa verkkojännitteen, taajuuden ja vaiheen reaaliajassa varmistaakseen, että takaisinkytkentävirta on synkronoitu verkon kanssa ja välttääkseen harmonisen saastumisen.
Keskeiset komponentit ja toiminnot
Virtamoduuli
Se koostuu IGBT:stä, joka ohjaa energian virtaussuuntaa PWM-modulaation avulla tasasuuntauksen ja suunnanvaihdon aikaansaamiseksi.
Tarve kestää suurjänniteiskuja, kuten neljän kvadrantin moduulia käyttävä hissin taajuusmuuttaja kaksisuuntaisen energiankulutuksen tukemiseksi.
Suodatinpiiri
Käänteisprosessin synnyttämä korkean tason harmoninen suodatetaan pois, yleensä LC-piireistä koostuvalla menetelmällä, jotta varmistetaan, että takaisinkytkennän laatu täyttää verkkostandardit.
Ohjauspiiri
Säädä invertterin liipaisukulmaa dynaamisesti emolevyn jännitteen vakauden ylläpitämiseksi (esimerkiksi vähentämällä takaisinkytkentätehoa automaattisesti, kun verkkojännite vaihtelee).
Tyypillisiä sovellusskenaarioita
Nostolaitteet: Raskaiden tavaroiden purkamisessa moottori tuottaa virtaa, ja energian takaisinkytkentäyksikkö voi ottaa talteen yli 80 % uusiutuvasta energiasta.
Hissijärjestelmä: Neljän kvadrantin taajuusmuuttajat saavuttavat energiansäästöjä takaisinkytkentäjarrutuksen avulla, kuten esimerkiksi nostolaitteen modulaarisen tasasuuntausrakenteen avulla.
Rautatieliikenne: Suuri tehon takaisinkytkentä junan jarrutuksessa, vaatii verkkoyhteensopivuuden tuen.
Energiankulutusjarrutuksen ja takaisinkytkentäjarrutuksen vertailu
Ominaisuudet Energiankulutus Jarrutusenergian takaisinkytkentä
Energiaa vastukseen Lämmönkulutus Palaute verkkoon Uudelleenkäyttö
Alhainen hyötysuhde (energian hukkaa) Korkea (energiansäästöaste jopa 30 %)
Alhaiset kustannukset (vain jarruvastus vaaditaan) Korkeat kustannukset (monimutkainen peruutusohjaus vaaditaan)
Sovellettava teho Pieni ja keskisuuri teho (<100 kW) Suuri teho (>100 kW)
Tekniset haasteet ja ratkaisut
Ruudukon yhteensopivuus
On tarpeen havaita verkon jännitteen vaihtelualue (esim. ± 20 %), jotta vältetään takaisinkytkentävirran vaikutus verkkoon.
Harmonisten yliaaltojen vaimennus
Vähennä THD (kokonaisharmoninen särö) alle 5 %:iin käyttämällä monivaiheista suodatusta (kuten aktiivisuodatusta LC+).
Dynaaminen vaste
Ohjauspiirin on suoritettava tilanvaihto 10 ms:n kuluessa väylän ylijännitteen estämiseksi.