Birgjar búnaðar sem styðja tíðnibreyta minna á að í hefðbundnum tíðnistýrikerfum sem samanstanda af almennum tíðnibreytum, ósamstilltum mótorum og vélrænum álagi, þegar hugsanlegt álag sem mótorinn sendir er lækkað, getur mótorinn verið í endurnýjandi hemlunarástandi; eða þegar mótorinn hægir á sér úr miklum hraða í lágan hraða (þar með talið í stöðu), getur tíðnin skyndilega lækkað, en vegna vélrænnar tregðu mótorsins getur hann verið í endurnýjandi orkuframleiðsluástandi. Vélrænni orkan sem geymd er í flutningskerfinu er breytt í raforku af mótornum og send aftur til jafnstraumsrásar invertersins í gegnum sex frísnúningsdíóður invertersins. Á þessum tímapunkti er inverterinn í leiðréttu ástandi. Á þessum tímapunkti, ef engar ráðstafanir eru gerðar til að neyta orku í tíðnibreytinum, mun þessi orka valda því að spenna orkugeymsluþéttisins í millirásinni hækkar. Ef hemlunin er of hröð eða vélræna álagið er lyfting, getur þessi hluti orkunnar valdið skemmdum á tíðnibreytinum, þannig að við ættum að taka tillit til þessa hluta orkunnar.
Í almennum tíðnibreytum eru tvær algengustu aðferðirnar til að vinna úr endurnýjaðri orku:
(1) Dreifing í „bremsuviðnámið“ sem er tilbúið að vera samsíða þéttinum í jafnstraumsrásinni kallast hreyfihemlunarástand;
(2) Ef það er sent aftur inn í raforkukerfið kallast það afturvirkt hemlunarástand (einnig þekkt sem endurnýjandi hemlunarástand). Það er til önnur hemlunaraðferð, þ.e. jafnstraumshemlun, sem hægt er að nota í aðstæðum þar sem nákvæm stöðuhækkun er nauðsynleg eða þegar hemlamótorinn snýst óreglulega vegna utanaðkomandi þátta áður en hann ræsist.
Margir sérfræðingar hafa fjallað um hönnun og notkun breytilegrar tíðnibremsu í bókum og ritum, sérstaklega að undanförnu hafa birst margar greinar um „orkuviðbragðsbremsun“. Í dag kynnir höfundurinn nýja gerð hemlunaraðferðar, sem hefur kosti fjögurra fjórðungs rekstrar með „viðbragðsbremsun“ og mikilli rekstrarhagkvæmni, sem og kosti „orkuneysluhemlunar“ fyrir mengunarlaust raforkukerfi og mikla áreiðanleika.
Orkunotkun hemlunar
Aðferðin þar sem hemlunarviðnám í jafnstraumsrásinni er notað til að gleypa endurnýjandi raforku mótorsins kallast orkunotkunarhemlun.
Kosturinn er einföld smíði; engin mengun í raforkukerfinu (samanborið við afturvirka stjórnun), lágur kostnaður; Ókosturinn er lítil rekstrarhagkvæmni, sérstaklega við tíðar hemlun, sem mun neyta mikillar orku og auka afköst hemlunarviðnámsins.
Almennt eru lágaflstíðnibreytar (undir 22 kW) búnir innbyggðri bremsueiningu sem þarfnast aðeins ytri bremsuviðnáms. Háaflstíðnibreytar (yfir 22 kW) þurfa ytri bremsueiningar og bremsuviðnám.
Viðbragðshemlun
Til að ná fram orkuendurgjöf með hemlun þarf að hafa skilyrði eins og spennustýringu á sömu tíðni og fasa, stýringu á afturgjöfsstraumi o.s.frv. Það notar virka invertertækni til að umbreyta endurnýjaðri raforku í riðstraum með sömu tíðni og fasa og raforkukerfið og skila henni aftur inn á raforkukerfið, og þannig ná fram hemlun.
Kosturinn við afturvirka hemlun er að hún getur virkað í fjórum fjórðungum og raforkuendurgjöf bætir skilvirkni kerfisins. Ókostir hennar eru:
(1) Þessi aðferð við afturvirka hemlun er aðeins hægt að nota við stöðuga spennu í raforkukerfinu sem er ekki viðkvæm fyrir bilunum (þar sem spennusveiflur í raforkukerfinu eru ekki meiri en 10%). Því ef bilunartími spennu í raforkukerfinu er meiri en 2 ms meðan á hemlun stendur, getur bilun í spennukerfinu átt sér stað og íhlutirnir geta skemmst.
(2) Við afturvirkni myndast harmonísk mengun í raforkukerfinu.
(3) Stjórnunin er flókin og kostnaðurinn mikill.
Ný hemlunaraðferð (hemlun með þétti)
Meginregla aðalrásarinnar
Leiðréttingarhlutinn notar sameiginlega, óstýrða leiðréttingarbrú til leiðréttingar, síunarrásin notar alhliða rafgreiningarþétti og seinkunarrásin notar annað hvort tengil eða þýristor. Hleðslu- og afturvirkjunarrásin samanstendur af IGBT aflgjafaeiningu, hleðslu- og afturvirkjunarviðnámshvarfi L og stórum rafgreiningarþétti C (með afkastagetu upp á um það bil nokkra tíunduhluta úr metra, sem hægt er að ákvarða í samræmi við stýrikerfi tíðnibreytisins). Inverterhlutinn samanstendur af IGBT aflgjafaeiningu. Verndarrásin samanstendur af IGBT og aflviðnámi.
1) Staða raforkuframleiðslu rafmótors
Örgjörvinn fylgist með inntaksspennu AC og jafnspennu rafrásarinnar (μd) í rauntíma og ákvarðar hvort senda eigi hleðslumerki til VT1. Þegar μd er hærra en samsvarandi jafnspennugildi (eins og 380VAC -530VDC) inntaksspennunnar, slekkur örgjörvinn á VT3 og hleður rafgreiningarþéttinn C með púlsleiðni VT1. Á þessum tímapunkti eru hvarfurinn L og rafgreiningarþéttinn C aðskildir til að tryggja að rafgreiningarþéttinn C starfi innan öruggs sviðs. Þegar spennan á rafgreiningarþéttinum C nálgast hættulegt gildi (eins og 370V) á meðan kerfið er enn í orkuframleiðsluástandi, og raforkan er stöðugt send aftur til jafnspennurásarinnar í gegnum inverterinn, gegnir öryggisrásin hlutverki í að ná fram orkunotkunarhemlun (viðnámshemlun), stjórna slökkvun og kveikingu á VT3 og þannig ná fram notkun umframorku með viðnáminu R. Almennt séð kemur þetta ekki upp.
(2) Staða rafmótors
Þegar örgjörvinn greinir að kerfið hleðst ekki lengur, leiðir hann VT3 með púls og býr til samstundis jákvæða vinstri og neikvæða spennu á hvarfefni L. Í tengslum við spennuna á rafgreiningarþéttinum C er hægt að framkvæma orkuendurgjöf frá þéttinum til jafnstraumsrásarinnar. Örgjörvinn stýrir rofatíðni og skylduferli VT3 með því að greina spennuna á rafgreiningarþéttinum C og spennuna í jafnstraumsrásinni, og stýrir þannig afturgjöfsstraumnum og tryggir að jafnstraumsspennan νd verði ekki of há.
Kerfiserfiðleikar
(1) Val á hvarfefnum
(a) Við tökum tillit til sérstakra rekstrarskilyrða og gerum ráð fyrir að ákveðin bilun komi upp í kerfinu, sem veldur því að hugsanleg orkuálag mótorsins hröðist frjálslega og fellur niður. Á þessum tíma er mótorinn í orkuframleiðsluástandi.
Endurnýjuðu orkan er send aftur í jafnstraumsrásina í gegnum sex lausar díóður, sem veldur aukningu á ∆d og setur inverterinn fljótt í hleðsluástand. Á þessum tímapunkti verður straumurinn mjög mikill. Þess vegna ætti valinn þvermál vírsins í hvarfefninu að vera nógu stórt til að hleypa straumnum í gegn á þessum tímapunkti.
(b) Í afturvirkum hringrás, til að losa eins mikla raforku og mögulegt er fyrir næstu hleðslu rafgreiningarþéttisins, er ekki hægt að ná markmiðinu með því að velja venjulegan járnkjarna (sílikonstálplötu). Best er að velja járnkjarna úr ferrítefni. Miðað við núverandi gildið sem skoðað er hér að ofan má sjá hversu stór þessi járnkjarni er. Það er óþekkt hvort slíkur ferrítjárnkjarni sé til á markaðnum. Jafnvel þótt hann sé til, þá verður verðið alls ekki mjög lágt.
Því leggur höfundurinn til að nota einn hvarfefni fyrir hverja hleðslu- og afturvirknirás.
(2) Erfiðleikar við stjórnun
(a) Í jafnstraumsrás tíðnibreytisins er spennan νd almennt hærri en 500VDC, en þolspenna rafgreiningarþéttisins C er aðeins 400VDC, sem bendir til þess að stjórnun þessa hleðsluferlis sé ekki eins og stjórnaðferð orkuhemlunar (viðnámshemlun). Augnabliksspennufallið sem myndast á hvarfefninu er, og augnablikshleðsluspenna rafgreiningarþéttisins C er νc = νd - νL. Til að tryggja að rafgreiningarþétti starfi innan öruggs sviðs (≤ 400V) er nauðsynlegt að stjórna spennufallinu νL á hvarfefninu á áhrifaríkan hátt, sem aftur fer eftir augnabliksbreytingarhraða spans og straums.
(b) Í afturvirku ferli er einnig nauðsynlegt að koma í veg fyrir að rafmagn frá rafgreiningarþétti C valdi of mikilli jafnspennu í gegnum hvarfefnið, sem leiðir til ofspennuvarna í kerfinu.
Helstu notkunarsviðsmyndir
Það er einmitt vegna yfirburða þessarar nýju hemlunaraðferðar (þéttaviðbragðshemlun) tíðnibreyta að margir notendur hafa nýlega lagt til að útbúa þetta kerfi út frá eiginleikum búnaðar síns. Með útvíkkun notkunarsviðs tíðnibreyta mun þessi notkunartækni hafa mikla þróunarmöguleika. Sérstaklega er hún aðallega notuð í iðnaði eins og námulyftum (til að flytja fólk eða hlaða efni), hallandi námuvögnum (einum eða tveimur rörum) og lyftivélum. Í öllum tilvikum er hægt að nota orkuendurgjöfartæki í aðstæðum þar sem þess er krafist.