I fornitori di apparecchiature di supporto per convertitori di frequenza ricordano che nel tradizionale sistema di controllo della frequenza costituito da convertitori di frequenza universali, motori asincroni e carichi meccanici, quando il carico di energia bit azionato dal motore viene scaricato, il motore potrebbe trovarsi in uno stato di frenata di generazione di energia rigenerativa; oppure quando il motore rallenta da alta velocità a bassa velocità (incluso l'arresto), la frequenza potrebbe diminuire, ma a causa dell'inerzia meccanica del motore, il motore potrebbe trovarsi in uno stato di generazione di energia rigenerativa e l'energia meccanica immagazzinata nel sistema di trasmissione viene convertita in elettricità dal motore elettrico, che viene restituita al circuito CC dell'inverter tramite i sei diodi a corrente continua dell'inverter.
Nei convertitori di frequenza generali, i metodi più comunemente utilizzati per elaborare l'energia rinnovabile sono due:
(1) "Resistenza di frenatura" in parallelo al condensatore artificialmente impostato nel circuito CC, denominato stato di frenatura dinamica;
(2), per tornare alla rete, si parla di stato di frenata di feedback (noto anche come stato di frenata rigenerativa). Esiste anche un metodo di frenata, ovvero la frenata in corrente continua, che può essere utilizzato in situazioni che richiedono un parcheggio preciso o una rotazione irregolare del freno motore prima dell'avviamento a causa di fattori esterni.
In libri e pubblicazioni, molti esperti hanno parlato della progettazione e dell'applicazione della frenatura inverter, soprattutto di recente sono stati pubblicati numerosi articoli sulla "frenatura a retroazione energetica". Oggi, l'autore propone un nuovo tipo di metodo di frenatura, che presenta i vantaggi del funzionamento a quattro quadranti della "frenatura a retroazione", un'elevata efficienza operativa e anche i vantaggi della "frenatura a consumo energetico" per la rete, senza inquinamento e con elevata affidabilità.
Freno energetico
L'utilizzo della resistenza di frenatura inserita nel circuito CC per assorbire l'energia elettrica rinnovabile del motore è definito frenatura a consumo energetico.
I suoi vantaggi sono la semplicità costruttiva, l'assenza di inquinamento per la rete (rispetto al feedback) e il basso costo; lo svantaggio è la bassa efficienza operativa, soprattutto quando le frenate frequenti consumano molta energia e la capacità della resistenza frenante aumenta.
In generale, nei convertitori di frequenza generici, quelli di piccola potenza (inferiori a 22 kW) hanno un'unità di frenatura integrata, che richiede solo l'aggiunta di una resistenza di frenatura. I convertitori di frequenza ad alta potenza (superiori a 22 kW) richiedono un'unità di frenatura esterna e una resistenza di frenatura.
Freno di feedback
Per ottenere una frenata con feedback energetico sono necessari il controllo di tensione, frequenza e fase, il controllo della corrente di feedback e altre condizioni. Si utilizza la tecnologia di inversione attiva per invertire l'energia elettrica rinnovabile immessa in rete con la stessa frequenza e fase della corrente alternata, ottenendo così la frenata.
Il vantaggio della frenata a retroazione è che può funzionare su quattro quadranti, come mostrato in Figura 3; la retroazione dell'energia elettrica migliora l'efficienza del sistema. I suoi svantaggi sono:
(1), questo metodo di frenatura a retroazione può essere utilizzato solo in condizioni di tensione di rete stabile e non soggetta a guasti (fluttuazioni della tensione di rete non superiori al 10%). Poiché quando il freno di generazione di energia è in funzione, il tempo di interruzione della tensione di rete è superiore a 2 ms, potrebbe verificarsi un guasto per cambio di fase, con conseguente danneggiamento del dispositivo.
(2) Nel feedback si verifica un inquinamento armonico nella rete.
(3) Controllo complesso, costi elevati.
Nuovo tipo di frenata (frenata a feedback capacitivo)
Principio del circuito principale
La parte di rettifica utilizza un ponte di rettifica comune non controllabile per la rettifica, il circuito di filtro utilizza un condensatore elettrolitico comune, il circuito di ritardo utilizza un contattore o un silicio controllabile. Il modulo di potenza di carica e feedback IGBT, la resistenza di carica e feedback L e il grande condensatore elettrolitico C (la capacità è di circa zero punti, può essere determinata in base al sistema operativo in cui è installato il convertitore di frequenza). La parte inverter è costituita dal modulo di potenza IGBT. Il circuito di protezione è costituito da IGBT e resistenza di potenza.
(1) Stato operativo della generazione di energia del motore elettrico
Monitoraggio in tempo reale della tensione CA in ingresso e della tensione del circuito CC νd da parte della CPU, per decidere se inviare un segnale di carica a VT1; una volta che νd è superiore alla tensione CA in ingresso corrispondente al valore della tensione CC (ad esempio 380 V CA-530 V CC) a un certo valore, la CPU spegne VT3, tramite la conduzione di impulsi di VT1 per ottenere il processo di carica del condensatore elettrolitico C. In questo momento, il resistore L viene diviso nel condensatore elettrolitico C, garantendo così che il condensatore elettrolitico C funzioni entro l'intervallo di sicurezza.
(2) Stato di funzionamento elettrico del motore elettrico
Quando la CPU rileva che il sistema non è più carico, trasmette l'impulso VT3, in modo che la linea sul resistore L diventi una tensione negativa istantanea sinistra e destra (come mostrato nell'icona), inoltre la tensione sul condensatore elettrolitico C può realizzare il processo di feedback energetico dal condensatore al circuito CC. La CPU controlla la frequenza di commutazione del VT3 e il rapporto di vacanza rilevando la tensione e la tensione del circuito CC sul condensatore elettrolitico C, controllando così la corrente di feedback per garantire che la tensione del circuito CC νd non risulti troppo elevata.
Difficoltà del sistema
(1) Selezione del resistore
(a) Prendiamo in considerazione le peculiarità delle condizioni di lavoro, supponendo che il sistema abbia qualche tipo di guasto, che porta all'accelerazione libera del carico del bit contenuto nel motore, quando il motore è in uno stato di funzionamento di generazione di energia,
L'energia rinnovabile viene restituita al circuito CC attraverso sei diodi a corrente continua, provocando un aumento di νd, portando rapidamente il convertitore di frequenza in uno stato di carica, momento in cui la corrente sarà elevata. Pertanto, il diametro del filo del resistore selezionato dovrebbe essere sufficientemente grande da consentire il passaggio della corrente in questo momento.
(b), nel ciclo di feedback, per far sì che il condensatore elettrolitico rilasci quanta più energia elettrica possibile prima della carica successiva, la scelta del nucleo di ferro ordinario (piastra di acciaio al silicio) non è in grado di raggiungere lo scopo, è meglio scegliere il nucleo di ferro fatto di materiale di ossido ferroso, e quindi guardare la considerazione di cui sopra del valore di corrente è così grande, puoi vedere quanto è grande questo nucleo di ferro, non so se c'è un nucleo di ferro così grande sul mercato, anche se c'è, il suo prezzo non sarà certamente molto basso.
Pertanto, suggerisco che i circuiti di carica e di feedback utilizzino ciascuno un resistore elettrico.
(2) Difficoltà nel controllo
(a) Nel circuito CC del convertitore di frequenza, la tensione νd è generalmente superiore a 500 V CC e la tensione di resistenza del condensatore elettrolitico C è di soli 400 V CC. Si può osservare che il controllo di questo processo di carica non è simile al metodo di controllo della frenatura energetica (frenatura a resistenza). La sua tensione transitoria sul resistore è ridotta a, la tensione di carica transitoria del condensatore elettrolitico C è νc = νd-νL, al fine di garantire che il condensatore elettrolitico funzioni entro l'intervallo di sicurezza (≤400 V), è necessario controllare efficacemente la caduta di tensione νL sul resistore, e la caduta di tensione νL dipende dalla quantità di induttanza e dalla velocità di variazione istantanea della corrente.
(b) Nel processo di feedback, si deve anche impedire che l'energia elettrica rilasciata dal condensatore elettrolitico C causi una tensione eccessiva del circuito CC attraverso il resistore, in modo che il sistema appaia protetto da sovratensione.
Principali applicazioni ed esempi di applicazione
Grazie ai vantaggi di questo nuovo tipo di frenatura (frenatura a feedback capacitivo) del convertitore di frequenza, recentemente molti utenti hanno proposto di dotare questo sistema delle caratteristiche delle loro apparecchiature. A causa delle difficoltà tecniche, non è noto se esista un metodo di frenatura simile all'estero. Attualmente, solo Shandong Fengguan Electronics Co., Ltd. è passata a questo nuovo tipo di serie di elevatori minerari con frenatura a feedback capacitivo, rispetto al convertitore di frequenza che in passato utilizzava la frenatura a feedback (ce ne sono ancora due in normale funzionamento); finora, questo convertitore di frequenza con frenatura a feedback capacitivo è stato utilizzato normalmente per lungo tempo nella miniera di carbone di sicurezza di Shandong Ningyang e nella miniera di Taiyuan dello Shanxi, colmando questa lacuna in patria.
Con l'espansione del campo di applicazione dei convertitori di frequenza, questa tecnologia applicativa sarà molto promettente, in particolare per le gabbie sospese per miniere (con operatore o per carico), i carri per pozzi smussati (a cilindro singolo o doppio), i macchinari di sollevamento e altri settori. In breve, la necessità di dispositivi di feedback energetico può essere sfruttata.