I fornitori di dispositivi di feedback energetico per convertitori di frequenza ricordano che nei sistemi di controllo della frequenza tradizionali composti da convertitori di frequenza generici, motori asincroni e carichi meccanici, quando il carico potenziale trasmesso dal motore diminuisce, il motore potrebbe trovarsi in uno stato di frenata rigenerativa; oppure, quando il motore decelera da alta a bassa velocità (inclusa la fase di parcheggio), la frequenza potrebbe diminuire improvvisamente, ma a causa dell'inerzia meccanica del motore, potrebbe trovarsi in uno stato di generazione di energia rigenerativa. L'energia meccanica immagazzinata nel sistema di trasmissione viene convertita in energia elettrica dal motore e inviata al circuito CC dell'inverter attraverso i sei diodi di ricircolo dell'inverter. In questo momento, l'inverter si trova in uno stato di raddrizzamento. A questo punto, se non vengono prese misure per consumare energia nel convertitore di frequenza, questa energia causerà un aumento della tensione del condensatore di accumulo di energia nel circuito intermedio. Se la frenata è troppo rapida o il carico meccanico è un paranco, questa energia potrebbe danneggiare il convertitore di frequenza, quindi è opportuno valutare come utilizzarla.
Nei convertitori di frequenza generali, esistono due metodi comunemente utilizzati per gestire l'energia rigenerativa: (1) dissipandola in una "resistenza di frenatura" artificialmente posta in parallelo a un condensatore nel circuito CC, che è chiamata stato di frenatura di potenza; (2) se viene reimmessa nella rete elettrica, è chiamata stato di frenatura a retroazione (noto anche come stato di frenatura rigenerativa). Esiste un altro metodo di frenatura, ovvero la frenatura in CC, che può essere utilizzato in situazioni in cui è richiesto un parcheggio preciso o quando il motore del freno ruota in modo irregolare a causa di fattori esterni prima dell'avviamento.
Con lo sviluppo della tecnologia di conversione di frequenza, la progettazione e l'applicazione della frenatura con convertitore di frequenza, in particolare il nuovo metodo di frenatura della "frenata a retroazione energetica", presentano i vantaggi della "frenata a retroazione" e dell'elevata efficienza operativa, nonché i vantaggi della "frenata a consumo energetico", che non inquina la rete elettrica ed è altamente affidabile.
Consumo energetico in frenata
Il metodo di utilizzo della resistenza di frenatura inserita nel circuito CC per assorbire l'energia elettrica rigenerativa del motore è chiamato frenatura a consumo energetico, che ha il vantaggio di una costruzione semplice; nessun inquinamento per la rete elettrica (rispetto al controllo di feedback), basso costo; lo svantaggio è la bassa efficienza operativa, soprattutto durante le frenate frequenti, che consumerà una grande quantità di energia e aumenterà la capacità della resistenza di frenatura.
Generalmente, nei convertitori di frequenza generici, i convertitori di frequenza a bassa potenza (inferiori a 22 kW) sono dotati di un'unità di frenatura integrata, che richiede solo una resistenza di frenatura esterna. I convertitori di frequenza ad alta potenza (superiori a 22 kW) richiedono unità di frenatura e resistenze di frenatura esterne.
Frenata a feedback
Per ottenere la frenatura con feedback energetico, sono necessarie condizioni quali il controllo della tensione alla stessa frequenza e fase, il controllo della corrente di feedback, ecc. Adotta la tecnologia inverter attiva per invertire l'energia elettrica rigenerata in corrente alternata con la stessa frequenza e fase della rete elettrica e restituirla alla rete, ottenendo così la frenatura. Il vantaggio della frenatura con feedback è che il feedback dell'energia elettrica migliora l'efficienza del sistema. Il suo svantaggio è che: (1) questo metodo di frenatura con feedback può essere utilizzato solo con una tensione di rete stabile e non soggetta a guasti (fluttuazioni della tensione di rete non superiori al 10%). Poiché durante il funzionamento della frenatura di generazione di energia, se il tempo di guasto della tensione di rete è superiore a 2 ms, possono verificarsi guasti di commutazione e i componenti possono danneggiarsi. (2) Durante il feedback, si verifica un inquinamento armonico nella rete elettrica. (3) Il controllo è complesso e il costo è elevato.
Nuovo metodo di frenata (frenata con feedback del condensatore)
La tecnologia di feedback energetico utilizza l'IGBT come ponte raddrizzatore e il modulo funzionale IGBT può ottenere un flusso di energia bidirezionale, utilizzando chip DSP ad alta velocità per generare impulsi di controllo PWM. Da un lato, può invertire l'energia elettrica immagazzinata nel condensatore verso la rete elettrica; dall'altro, il fattore di potenza in ingresso può anche essere regolato per eliminare l'inquinamento armonico nella rete elettrica.
Durante il consumo di energia, il DSP dell'unità di controllo del raddrizzatore genera 6 impulsi PWM ad alta frequenza per controllare la conduzione e l'interruzione dei 6 IGBT sul lato del raddrizzatore. La conduzione e l'interruzione degli IGBT interagiscono con i reattori per generare una forma d'onda di corrente sinusoidale coerente con la fase della tensione di ingresso, eliminando così le armoniche generate dal ponte raddrizzatore e l'inquinamento armonico nella rete elettrica.
In modalità di generazione di energia, l'energia viene reimmessa nel bus CC attraverso il diodo sul lato inverter e, accumulandosi, aumenta anche la tensione sul bus CC. Quando supera un certo valore, si attiva il sistema di retroazione dell'energia sul lato raddrizzatore, che converte la corrente CC in corrente alternata. Dopo aver regolato fase e ampiezza, la corrente viene reimmessa nella rete elettrica alternata per ottenere effetti di risparmio energetico.