Taajuusmuuttajien energian takaisinkytkentälaitteiden toimittajat muistuttavat, että perinteisissä taajuusmuuttajista, asynkronimoottoreista ja mekaanisista kuormista koostuvissa taajuussäätöjärjestelmissä moottorin välittämän potentiaalisen kuormituksen laskiessa moottori voi olla regeneratiivisessa jarrutustilassa. Tai kun moottori hidastuu suuresta nopeudesta pieneen nopeuteen (mukaan lukien pysäköinti), taajuus voi laskea äkillisesti, mutta moottorin mekaanisen inertian vuoksi se voi olla regeneratiivisessa energiantuotantotilassa. Taajuusmuuttajan regeneratiivisen energian käsittelyyn on kaksi tapaa: toinen on vastusenergian purkausmenetelmä ja toinen menetelmä on käänteinen takaisinkytkentämenetelmä. Käänteinen takaisinkytkentämenetelmä on "kaksois-PWM" -rakenne, joka koostuu täysin ohjatuista kytkentäelementeistä, mutta sen korkeat kustannukset rajoittavat sen laajaa käyttöä. Alla on johdanto uuteen takaisinkytkentämenetelmään energian regeneroimiseksi taajuusmuuttajassa.
Energian palautteen toimintaperiaate
Regeneratiivisen energian takaisinkytkentä tarkoittaa moottorin regeneratiivisen jarrutustilan aikana tuottaman suodatuskondensaattorin molemmissa päissä kertyneen sähköenergian takaisinkytkentää sähköverkkoon. Takaisinkytkentäpiirinä on täytettävä kaksi ehtoa:
(1) Taajuusmuuttajan toimiessa normaalisti takaisinkytkentälaite ei toimi. Takaisinkytkentälaite toimii vain, kun tasavirtakiskon jännite ylittää tietyn arvon. Kun tasavirtakiskon jännite laskee takaisin normaaliksi, takaisinkytkentälaite on kytkettävä pois päältä ajoissa, muuten se lisää tasasuuntaajapiirin kuormitusta.
(2) Invertterin takaisinkytkentävirran tulee olla säädettävä.
Invertteriosa
V1-V6-tyristorit muodostavat kolmivaiheisen siltainvertteripiirin. Tyristoreilla on etunaan edullinen hinta, yksinkertainen ohjaus, luotettava toiminta ja kypsä teknologia. Tyristorit ovat kuitenkin puoliohjattuja komponentteja, ja tyristoreista koostuvan invertteripiirin on varmistettava, että invertterin vähimmäiskulma on yli 30°, muuten invertteri voi helposti vikaantua, mutta tämä nostaa tasavirtakiskon normaalijännitteen korkeammaksi kuin invertterin jännite. Tyristoreista koostuva invertteripiiri voi käynnistää invertterin lähettämällä laukaisupulssin, mutta se ei voi pysäyttää invertteriä peruuttamalla laukaisupulssia. Jos laukaisupulssi peruuntuu invertoinnin aikana, sillä on vakavia invertointivian seurauksia. Siksi on tarpeen käyttää tasavirtapiirin katkaisua invertterin pysäyttämiseksi.
VT:llä on kaksi tehtävää: se ohjaa invertteripiirin käynnistystä tai pysäytystä. Kun VT kytketään päälle, invertterisillalle syötetään tasajännite invertterin käynnistämiseksi. Kun VT kytketään pois päältä, tasavirtapiiri katkaistaan ja invertteri pysähtyy (tällöin laukaisupulssi on valinnainen). Tasavirtakiskon normaali jännite on noin 600 V (ottaen huomioon verkkojännitteen ± 10 %:n vaihtelun). Invertterin käynnistys- ja pysäytys riippuvat tasavirtakiskon jännitteen suuruudesta ja käyttävät hystereesiohjausta. Kun tasavirtakiskon jännite on yli 1,2 × 600 V, invertteri käynnistyy, ja kun se on alle 1,1 × 600 V, invertteri sammutetaan. VT:n toinen tehtävä on ohjata invertterivirran suuruutta.
Invertterivirran säätö
Peruutussuunnassa tasavirtaväyläjännite ja invertterin jännite kytketään rinnan samalla napaisuudella, ja väyläjännite on korkeampi kuin invertterin jännite. Induktanssia L käytetään jännite-eron tasapainottamiseen. VT:n ohjauksessa voidaan käyttää PWM-virtahystereesisäätömenetelmää, ja tässä käytetään virtahystereesimenetelmää.
Kun iL < I Α L-IL, VT johtaa; Tasavirta syötetään induktoriin L ja invertterisiltaan, jolloin muodostuu virta polkuun 1, ja virta iL alkaa nousta; Kun iL nousee yli I3 L+IL:n, VT sammuu ja induktori jatkaa virtaansa diodin D läpi. Virta iL alkaa laskea. Kun iL laskee arvoon I3 L-IL, VT johtaa jälleen ja iL alkaa jälleen nousta. VT:n päälle/pois-muutosten avulla invertterivirta iL pidetään asetetussa arvossa I3, ja riippumatta invertterijännitteen huippuarvon muutoksesta, korkeataajuuskytkimen ohjauksen ansiosta induktanssi L voidaan pitää hyvin pienenä.
Yhteenvetona voidaan todeta, että jännitemuuntimen johtavuuden tulisi täyttää kaksi ehtoa samanaikaisesti: (1) tasajännite Uc on korkeampi kuin asetettu jännitteen yläraja; (2) invertterivirta iL on pienempi kuin asetettu virran alaraja.
VT:n sammutuksen tulee täyttää yksi seuraavista kahdesta ehdosta: (1) tasajännite Uc on asetettua jännitteen alarajaa pienempi; (2) Kun vaihtosuuntaajan virta iL ylittää asetetun ylärajan.
Jännitemuuntajan tiheiden kytkentäkertojen välttämiseksi jännitteelle Uc ja virralle iL käytetään hystereesisäätöä, ja silmukan leveys on asetetun ylä- ja alarajan välinen erotus.
Induktanssin laskeminen
Laskennan yksinkertaistamiseksi ja invertterin jännitteen Vd Β hetkellisen vaihtelun jättämiseksi huomioon ottamatta, jota pidetään vakiosuureena, voidaan saada seuraava yhtälö: L diL dt=Uc Ud Β Yhtälön ratkaiseminen antaa tulokseksi t1=2ILL Uc Ud Β, jossa IL - virran hystereesin leveys;
Uc - DC-jännite; Ud Β - invertterin jännitteen keskiarvo.
Aikavälillä t2 VT kytketään pois päältä ja jännite jatkaa virtaamista D:n läpi.
Seuraava yhtälö on: L diL dt=- Ud Β Ratkaisu: t2=2ILL Ud Β Katkaisujakso: T=t1+t2=2ILLUc Ud Β (Uc Ud Β) Katkaisutaajuus: f=Ud Β (Uc Ud Β) IILLUc-induktanssi: L=Ud Β (Uc Ud Β) 2ILUCf. Yllä oleva yhtälö osoittaa, että kun f on hyvin korkea, L on hyvin pieni. Tämä eroaa tyypillisistä tyristori-invertteripiireistä. Yllä olevaa kaavaa voidaan käyttää perustana induktanssin valinnassa.
Kondensaattorin purkausvirran laskeminen
Vain silloin, kun jännitemuunnin johtaa virtaa, kondensaattorista voi virrata purkausvirta. Näin ollen purkausvirran keskiarvo on: Ic=t1/TI/3L. Sijoittamalla yllä oleva kaava katkaisujakson kaavaan saadaan tulos: Ic=Ud/Β/Uc/I/3L