Les fournisseurs de dispositifs de rétroaction d'énergie pour convertisseurs de fréquence rappellent qu'avec l'expansion des domaines d'application des convertisseurs de fréquence, les méthodes de freinage de ces convertisseurs se sont également diversifiées :
1. Type consommateur d'énergie
Cette méthode consiste à insérer une résistance de freinage en parallèle dans le circuit CC d'un convertisseur de fréquence et à commander l'activation/désactivation d'un transistor de puissance en détectant la tension du bus CC. Lorsque cette tension atteint environ 700 V, le transistor de puissance conduit, transférant l'énergie régénérée à la résistance et la dissipant sous forme d'énergie thermique, ce qui empêche la montée en tension CC. Du fait de l'impossibilité d'utiliser l'énergie régénérée, cette méthode est classée comme une méthode à consommation d'énergie. Contrairement au freinage CC, elle dissipe l'énergie au niveau de la résistance de freinage, située à l'extérieur du moteur, évitant ainsi la surchauffe de ce dernier et permettant un fonctionnement plus fréquent.
2. Type à absorption de bus CC parallèle
Ce système convient aux systèmes d'entraînement multimoteurs (tels que les machines d'étirage), où chaque moteur nécessite un convertisseur de fréquence, plusieurs convertisseurs de fréquence partagent un convertisseur côté réseau et tous les onduleurs sont connectés en parallèle à un bus CC commun. Dans ce système, un ou plusieurs moteurs fonctionnent généralement au freinage. Le moteur au freinage est entraîné par les autres moteurs pour générer de l'énergie régénérée, qui est ensuite absorbée par le moteur en fonctionnement via un bus CC parallèle. Si l'absorption est insuffisante, l'énergie excédentaire est dissipée par une résistance de freinage partagée. L'énergie régénérée est ainsi partiellement absorbée et utilisée, mais n'est pas réinjectée dans le réseau électrique.
3. Type de rétroaction énergétique
Le convertisseur côté réseau de l'onduleur à récupération d'énergie est réversible. Lorsqu'une énergie est produite par récupération d'énergie, le convertisseur réversible la réinjecte dans le réseau, permettant ainsi son utilisation optimale. Cependant, cette méthode exige une grande stabilité de l'alimentation électrique ; en cas de coupure de courant soudaine, une inversion de polarité peut se produire.
Le freinage régénératif peut être utilisé dans toutes les machines électriques, et actuellement, les machines électriques sont principalement rotatives, comme les moteurs électriques. Par conséquent, le freinage régénératif est couramment utilisé dans les systèmes d'entraînement électrique.
Objectif du freinage régénératif
Convertir l'énergie cinétique générée par la rotation inertielle inutile, superflue ou nuisible des machines électriques en énergie électrique et la réinjecter dans le réseau électrique, tout en générant un couple de freinage pour arrêter rapidement cette rotation. Une machine électrique est un dispositif comportant des pièces mobiles qui convertit l'énergie électrique en énergie mécanique, communément appelée mouvement de rotation, comme un moteur électrique. Ce processus de conversion est généralement réalisé par le transfert et la conversion d'énergie via des variations du champ électromagnétique. D'un point de vue mécanique plus intuitif, il s'agit d'une variation de l'intensité du champ magnétique. Le moteur électrique est mis en marche, générant un courant et créant un champ magnétique. Le courant alternatif génère un champ magnétique alternatif, et lorsque les enroulements sont disposés selon un certain angle dans l'espace, un champ magnétique rotatif circulaire est généré. Le mouvement étant relatif, le champ magnétique est interrompu par le conducteur dans son espace de fonctionnement. Il en résulte une force électromotrice induite aux deux extrémités du conducteur, formant un circuit à travers le conducteur lui-même et les composants connectés, générant ainsi un courant et créant un conducteur parcouru par le courant. Ce conducteur parcouru par un courant est soumis à une force dans le champ magnétique tournant, qui se traduit en force et en couple moteur. Lorsque l'alimentation est coupée, le moteur continue de tourner par inertie. À ce moment, une alimentation d'excitation de faible puissance est fournie au rotor par commutation, générant un champ magnétique. Ce champ magnétique coupe l'enroulement du stator par la rotation du rotor, induisant ainsi une force électromotrice. Cette force est injectée dans le réseau électrique via un dispositif de puissance, assurant ainsi une récupération d'énergie. Simultanément, le rotor subit une décélération, appelée freinage. L'ensemble de ces phénomènes est désigné sous le nom de freinage régénératif.
Dans quelles circonstances une résistance de freinage est-elle nécessaire ?
Le principe général est que si le circuit CC est sujet à une surtension due au freinage régénératif, une résistance de freinage doit être installée pour libérer la charge excédentaire sur le condensateur de filtrage.
Dans le cadre de travaux spécifiques, il convient de prendre en compte les situations suivantes lors du paramétrage des résistances de freinage :
(1) Situations fréquentes de démarrage et de freinage ;
(2) Dans les situations où un freinage rapide est nécessaire ;
(3) Dans les situations où il existe une charge d'énergie potentielle (la charge d'énergie potentielle, la « position » peut être comprise comme la position et la hauteur), comme les machines de levage.