Para pemasok perangkat umpan balik energi untuk konverter frekuensi mengingatkan Anda bahwa saat ini, pengereman konsumsi energi sederhana banyak digunakan dalam sistem kontrol kecepatan konversi frekuensi AC, yang memiliki kekurangan seperti pemborosan energi listrik, pemanasan resistansi yang parah, dan kinerja pengereman cepat yang buruk. Ketika motor asinkron sering mengalami pengereman, penggunaan pengereman umpan balik merupakan metode penghematan energi yang sangat efektif dan menghindari kerusakan lingkungan dan peralatan selama pengereman. Hasil yang memuaskan telah dicapai dalam industri seperti lokomotif listrik dan ekstraksi minyak. Dengan terus bermunculannya perangkat elektronika daya baru, meningkatnya efektivitas biaya, dan kesadaran masyarakat akan konservasi energi dan pengurangan konsumsi, terdapat beragam prospek aplikasi.
Prinsip pengereman umpan balik
Dalam sistem pengaturan kecepatan frekuensi variabel, perlambatan dan penghentian motor dicapai dengan mengurangi frekuensi secara bertahap. Saat frekuensi menurun, kecepatan sinkron motor pun menurun. Namun, karena inersia mekanis, kecepatan rotor motor tetap konstan, dan perubahan kecepatannya memiliki jeda waktu tertentu. Pada saat ini, kecepatan aktual akan lebih besar daripada kecepatan yang ditentukan, sehingga menghasilkan situasi di mana gaya gerak listrik balik e motor lebih tinggi daripada tegangan terminal DC u dari konverter frekuensi, yaitu, e>u. Pada titik ini, motor listrik menjadi generator, yang tidak hanya tidak memerlukan pasokan daya dari jaringan, tetapi juga dapat mengirimkan listrik ke jaringan. Hal ini tidak hanya memiliki efek pengereman yang baik, tetapi juga mengubah energi kinetik menjadi energi listrik, yang dapat dikirim ke jaringan untuk memulihkan energi, menyelesaikan dua masalah sekaligus. Tentu saja, diperlukan unit perangkat umpan balik energi untuk kontrol otomatis agar hal ini tercapai. Selain itu, rangkaian umpan balik energi juga harus mencakup reaktor AC dan DC, penyerap resistansi kapasitansi, sakelar elektronik, dll.
Seperti diketahui, rangkaian penyearah jembatan pada konverter frekuensi umum bersifat tiga fasa tak terkendali, sehingga tidak dapat mencapai transfer energi dua arah antara rangkaian DC dan catu daya. Cara paling efektif untuk mengatasi masalah ini adalah dengan menggunakan teknologi inverter aktif, dan bagian penyearah mengadopsi penyearah reversibel, yang juga dikenal sebagai konverter sisi jaringan. Dengan mengendalikan inverter sisi jaringan, energi listrik yang dihasilkan dibalik menjadi daya AC dengan frekuensi, fasa, dan frekuensi yang sama dengan jaringan, dan diumpankan kembali ke jaringan untuk mencapai pengereman. Sebelumnya, unit inverter aktif terutama menggunakan rangkaian thyristor, yang hanya dapat melakukan operasi umpan balik dengan aman pada tegangan jaringan stabil yang tidak rentan terhadap gangguan (fluktuasi tegangan jaringan tidak melebihi 10%). Jenis rangkaian ini hanya dapat melakukan operasi umpan balik inverter dengan aman pada tegangan jaringan stabil yang tidak rentan terhadap gangguan (fluktuasi tegangan jaringan tidak melebihi 10%). Karena selama operasi pengereman pembangkitan daya, jika waktu pengereman tegangan jaringan lebih besar dari 2 ms, kegagalan komutasi dapat terjadi dan komponen dapat rusak. Selain itu, selama kontrol mendalam, metode ini memiliki faktor daya yang rendah, kandungan harmonik yang tinggi, dan komutasi yang tumpang tindih, yang akan menyebabkan distorsi bentuk gelombang tegangan jaringan listrik. Pada saat yang sama, kontrol ini rumit dan berbiaya tinggi. Dengan penerapan praktis perangkat yang dikontrol sepenuhnya, para peneliti telah mengembangkan konverter reversibel yang dikontrol chopper menggunakan kontrol PWM. Dengan cara ini, struktur inverter sisi jaringan sepenuhnya sama dengan inverter, keduanya menggunakan kontrol PWM.
Dari analisis di atas, dapat dilihat bahwa untuk benar-benar mencapai pengereman umpan balik energi pada inverter, kuncinya adalah mengendalikan inverter sisi jaringan. Tulisan berikut berfokus pada algoritma kendali inverter sisi jaringan menggunakan perangkat yang dikontrol sepenuhnya dan metode kendali PWM.
Karakteristik pengereman umpan balik
Secara tegas, inverter sisi grid tidak bisa hanya disebut sebagai "penyearah" karena dapat berfungsi sebagai penyearah sekaligus inverter. Berkat penggunaan perangkat mati otomatis, besar dan fase arus AC dapat dikontrol melalui mode PWM yang tepat, sehingga arus input mendekati gelombang sinus dan memastikan faktor daya sistem selalu mendekati 1. Ketika daya regeneratif yang dikembalikan dari inverter oleh pengereman deselerasi motor meningkatkan tegangan DC, fase arus input AC dapat dibalik dari fase tegangan catu daya untuk mencapai operasi regeneratif, dan daya regeneratif dapat diumpan balik ke jaringan listrik AC, sementara sistem tetap dapat mempertahankan tegangan DC pada nilai yang ditentukan. Dalam hal ini, inverter sisi grid beroperasi dalam kondisi inverter aktif. Hal ini memudahkan pencapaian aliran daya dua arah dan memiliki kecepatan respons dinamis yang cepat. Pada saat yang sama, struktur topologi ini memungkinkan sistem untuk sepenuhnya mengontrol pertukaran daya reaktif dan aktif antara sisi AC dan DC, dengan efisiensi hingga 97% dan manfaat ekonomi yang signifikan. Kehilangan panas sebesar 1% dari konsumsi energi pengereman, dan tidak mencemari jaringan listrik. Faktor dayanya sekitar 1, yang ramah lingkungan. Oleh karena itu, pengereman umpan balik dapat digunakan secara luas untuk operasi hemat energi dalam skenario pengereman umpan balik energi transmisi AC PWM, terutama dalam situasi yang membutuhkan pengereman yang sering. Daya motor listrik juga tinggi, dan efek penghematan energinya signifikan. Tergantung pada kondisi operasi, efek penghematan energi rata-rata sekitar 20%.