Taajuusmuuttajien tukilaitteiden toimittajat muistuttavat, että perinteisessä taajuussäätöjärjestelmässä, joka koostuu yleiskäyttöisistä taajuusmuuttajista, asynkronimoottoreista ja mekaanisista kuormista, moottorin käyttämän bittienergiakuorman purkautuessa moottori voi olla regeneratiivisen energiantuotantojarrutuksen tilassa; Tai kun moottori hidastuu suuresta nopeudesta alhaiseen nopeuteen (mukaan lukien pysähtyminen), taajuus voi laskea, mutta moottorin mekaanisen inertian vuoksi moottori voi olla regeneratiivisen energiantuotantotilan, ja sähkömoottori muuntaa siirtojärjestelmään varastoidun mekaanisen energian sähköksi, joka palautetaan invertterin tasavirtapiiriin invertterin kuuden jatkuvan virtadiodin kautta.
Yleisesti ottaen taajuusmuuttajissa on kaksi yleisintä menetelmää uusiutuvan energian käsittelyyn:
(1) Tasavirtapiiriin keinotekoisesti asetetun kondensaattorin rinnalla oleva "jarrutusvastus", jota kutsutaan dynaamiseksi jarrutustilaksi;
(2) palauttaa sen verkkoon, sitä kutsutaan takaisinkytkentäjarrutustilaksi (tunnetaan myös regeneratiivisena jarrutustilana). On olemassa myös jarrutusmenetelmä, eli tasavirtajarrutus, jota voidaan käyttää tilanteissa, jotka vaativat tarkkaa pysäköintiä tai moottorijarrun epätasaista pyörimistä ennen käynnistystä ulkoisten tekijöiden vuoksi.
Kirjoissa ja julkaisuissa monet asiantuntijat ovat puhuneet invertterijarrutuksen suunnittelusta ja käytöstä, erityisesti viime aikoina on ollut paljon artikkeleita "energiatakaisinkytkentäjarrutuksesta". Nykyään kirjoittaja tarjoaa uudenlaisen jarrutusmenetelmän, jolla on neljän kvadrantin "takaisinkytkentäjarrutuksen" edut, korkea käyttöhyötysuhde ja jolla on myös "energiankulutusjarrutuksen" edut sähköverkolle ilman saasteita ja korkea luotettavuus.
Energiajarru
Tasavirtapiirissä asetetun jarrutusvastuksen käyttämistä moottorin uusiutuvan sähköenergian absorboimiseen kutsutaan energiankulutusjarrutukseksi.
Sen etuja ovat yksinkertainen rakenne; Ei saasteita verkkoon (verrattuna takaisinkytkentään), alhaiset kustannukset; Haittapuolena on alhainen käyttötehokkuus, erityisesti silloin, kun toistuva jarrutus kuluttaa paljon energiaa ja jarrutusvastuksen kapasiteetti kasvaa.
Yleisesti ottaen yleisissä taajuusmuuttajissa pienitehoisissa taajuusmuuttajissa (alle 22 kW) on sisäänrakennettu jarruyksikkö, joten tarvitsee lisätä vain jarruvastus. Suuritehoisissa taajuusmuuttajissa (yli 22 kW) tarvitaan ulkoinen jarruyksikkö ja jarruvastus.
Palautejarru
Energiatakaisinkytkentäjarrutuksen saavuttamiseksi tarvitaan jännitteen, taajuuden ja vaiheen säätöä, takaisinkytkentävirran säätöä ja muita ehtoja. Kyse on aktiivisen suunnanvaihtotekniikan käytöstä, jolla uusiutuva sähkö syötetään takaisin verkkoon samalla taajuudella ja vaiheella vaihtovirtaa, jolloin jarrutus saadaan aikaan.
Takaisinkytkentäjarrutuksen etuna on, että se voi toimia neljässä kvadrantissa, kuten kuvassa 3 on esitetty, sähköenergian takaisinkytkentä parantaa järjestelmän hyötysuhdetta. Sen haittoja ovat:
(1) Tätä takaisinkytkentäjarrutusta voidaan käyttää vain vakaan verkkojännitteen vallitessa, jossa verkon jännite ei helposti katkea (verkkojännitteen vaihtelu ei ole yli 10 %). Koska sähköntuotantojarrun ollessa käynnissä verkkojännitteen katkosaika on yli 2 ms, voi esiintyä vaihemuutosvika, joka voi vahingoittaa laitetta.
(2) Takaisinkytkennässä verkkoon tulee harmonista saastetta.
(3) Monimutkainen ohjaus, korkeat kustannukset.
Uusi jarrutustyyppi (kapasitiivinen takaisinkytkentäjarrutus)
Pääpiirin periaate
Tasasuuntausosa käyttää yhteistä ohjaamatonta tasasuuntaussiltaa tasasuuntaukseen, suodatinpiiri käyttää yhteistä elektrolyyttikondensaattoria ja viivepiiri kontaktoria tai ohjattavaa piisirua. Lataus-, takaisinkytkentäreititys-tehomoduuli IGBT, lataus-, takaisinkytkentävastus L ja suuri elektrolyyttikondensaattori C (kapasiteetti on noin nolla pistettä, voidaan määrittää käyttöjärjestelmän mukaan, jossa taajuusmuuttaja sijaitsee). Invertteriosa koostuu tehomoduulista IGBT. Suojauspiiri koostuu IGBT:stä ja tehovastuksesta.
(1) Sähkömoottorin sähköntuotannon toimintatila
CPU:n reaaliaikainen valvonta tulon AC-jännitteelle ja DC-piirin jännitteelle νd päättää, lähetetäänkö lataussignaali VT1:lle. Kun νd on korkeampi kuin DC-jännitteen arvoa vastaava tulon AC-jännite (esim. 380 VAC-530 VDC) tiettyyn arvoon, CPU sammuttaa VT3:n VT1:n pulssijohtamisen kautta elektrolyyttikondensaattorin C latausprosessin saavuttamiseksi. Tällä hetkellä vastus L jaetaan elektrolyyttikondensaattoriin C, mikä varmistaa, että elektrolyyttikondensaattori C toimii turvallisella alueella.
(2) Sähkömoottorin sähköinen toimintatila
Kun suoritin havaitsee, että järjestelmä ei ole enää latautunut, se johtaa VT3-pulssin, jolloin vastuksen L johtimeen muodostuu hetkellinen vasen ja oikea negatiivinen jännite (kuten kuvakkeessa on esitetty). Lisäksi elektrolyyttikondensaattorin C jännite voi saada aikaan energian takaisinkytkentäprosessin kondensaattorista tasavirtapiiriin. Suoritin ohjaa VT3:n kytkentätaajuutta ja tyhjiösuhdetta havaitsemalla elektrolyyttikondensaattorin C jännitteen ja tasavirtapiirin jännitteen, jolloin takaisinkytkentävirtaa säädetään varmistaakseen, että tasavirtapiirin jännite νd ei ole liian korkea.
Järjestelmäongelmat
(1) Vastuksen valinta
(a) Otamme huomioon toimintaolosuhteiden erityispiirteet olettaen, että järjestelmässä on jonkinlainen vika, joka johtaa moottorin sisällä olevan terän kuorman vapaaseen kiihtymiseen, kun moottori on sähköntuotantotilassa,
Uusiutuva energia palautetaan tasavirtapiiriin kuuden jatkuvavirtadiodin kautta, mikä aiheuttaa νd:n nousun ja vie taajuusmuuttajan nopeasti latautumistilaan, jolloin virta on suuri. Valitun vastuslangan halkaisijan tulisi siis olla riittävän suuri virran johtamiseksi tällä hetkellä.
(b) takaisinkytkentäsilmukassa, jotta elektrolyyttikondensaattori vapauttaisi ennen seuraavaa latausta mahdollisimman paljon sähköenergiaa, tavallisen rautasydämen (piiteräslevyn) valinta ei pysty saavuttamaan tarkoitusta, on parasta valita rautaoksidimateriaalista valmistettu rautasydän ja tarkastella sitten edellä mainittua nykyisen arvon huomioon ottamista niin suurena, että näet kuinka suuri tämä rautasydän on. En tiedä, onko markkinoilla niin suurta rautasydäntä, vaikka olisikin, sen hinta ei varmasti ole kovin alhainen.
Siksi ehdotan, että sekä lataus- että takaisinkytkentäpiirit käyttävät sähkövastusta.
(2) Hallintavaikeudet
(a) Taajuusmuuttajan tasavirtapiirissä jännite νd on yleensä yli 500 VDC, ja elektrolyyttikondensaattorin C vastusjännite on vain 400 VDC. Voidaan nähdä, että tämän latausprosessin ohjaus ei ole samanlaista kuin energiajarrutuksen (vastusjarrutuksen) ohjausmenetelmä. Sen transienttijännite vastuksella pienenee arvoon νc = νd - νL. Jotta elektrolyyttikondensaattori toimisi turvallisella alueella (≤400 V), on tarpeen ohjata tehokkaasti vastuksen jännitehäviötä νL, ja jännitehäviö νL riippuu induktanssin määrästä ja virran hetkellisestä muutosnopeudesta.
(b) Takaisinkytkentäprosessissa elektrolyyttikondensaattorin C vapauttaman sähköenergian on myös estettävä aiheuttamasta liian suurta tasavirtapiirin jännitettä vastuksen kautta, jotta järjestelmä toimii ylijännitesuojana.
Tärkeimmät sovellukset ja sovellusesimerkit
Tämän uudentyyppisen taajuusmuuttajan jarrutusmenetelmän (kapasitiivinen takaisinkytkentäjarrutus) etujen vuoksi monet käyttäjät ovat viime aikoina ehdottaneet tämän järjestelmän varustamista omien laitteidensa ominaisuuksilla. Teknisten vaikeuksien vuoksi ei tiedetä, onko tällaista jarrutusmenetelmää olemassa ulkomailla. Tällä hetkellä vain Shandong Fengguan Electronics Co., Ltd. on siirtynyt tähän uudentyyppiseen kaivoshissisarjaan, jossa on kapasitiivinen takaisinkytkentäjarrutus aiemmin käytetystä taajuusmuuttajasta (joita on edelleen kaksi normaalikäytössä). Tähän mennessä tämä kapasitiivinen takaisinkytkentäjarrutustaajuusmuuttaja on toiminut normaalisti pitkään Shandong Ningyang Security Coal Mine -hiilikaivoksessa ja Shanxi Taiyuanissa, täyttäen tämän aukon kotimaassa.
Taajuusmuuttajasovellusten laajentuessa tämä sovellusteknologia tulee olemaan erittäin lupaava, erityisesti kaivosten riippuhäkeissä (miehitetty tai lastattava), viistekaivokuorma-autoissa (yksi- tai kaksisylinteriset), nostokoneissa ja muilla teollisuudenaloilla. Lyhyesti sanottuna energian takaisinkytkentälaitteiden tarvetta voidaan hyödyntää.