מצב משוב האנרגיה מאפשר הזנת אנרגיה בחזרה לרשת על ידי היפוך החשמל המתחדש שנוצר כאשר המנוע מופעל לזרם חילופין באותה תדר כמו הרשת, במקום לצרוך אנרגיה דרך נגדים. תהליכי הליבה שלו כוללים:
המרת אנרגיה: במצב ייצור חשמל של המנוע החשמלי, סליל הסטטור מייצר זרם אינדוקציה הפוך, אשר מגביר את מתח אפיק הזרם הישר לאחר יישור על ידי הממיר.
בקרה הפוכה: כאשר מתח לוח האם עולה על הסף (למשל פי 1.2 מהערך האפקטיבי של מתח הרשת), השנאי הניתן לשליטה (למשל IGBT) עובר למצב פעיל הפוך, ומחזיר את הזרם הישיר לזרם החילופין לרשת החשמל.
כוונון סינכרוני: מעגל הבקרה מזהה את מתח הרשת, התדר והפאזה בזמן אמת כדי להבטיח שזרם המשוב מסונכרן עם הרשת ולמנוע זיהום הרמוני.
רכיבים ופונקציות מרכזיים
מודול כוח
הוא מורכב מ-IGBT, אשר שולט על כיוון זרימת האנרגיה באמצעות אפנון PWM כדי להשיג מיתוג מצבי יישור והיפוך.
צריך לעמוד בפני זעזועים במתח גבוה, כגון ממיר תדרים של מעלית חשמל המשתמש בארבעה מודולים רבעיניים לתמיכה בזרימת אנרגיה דו כיוונית.
מעגל סינון
ההרמוניה ברמה גבוהה הנוצרת על ידי תהליך ההיפוך מסוננת החוצה, מורכבת בדרך כלל ממעגלי LC, כדי להבטיח שאיכות המשוב עומדת בתקני הרשת.
מעגל בקרה
כוונן באופן דינמי את זווית ההדק של הממיר כדי לשמור על יציבות מתח לוח האם (כגון הפחתה אוטומטית של עוצמת המשוב כאשר מתח הרשת משתנה).
תרחישי יישום אופייניים
ציוד הרמה: בעת פריקת סחורות כבדות, המנוע מייצר חשמל, ויחידת משוב האנרגיה יכולה לשחזר יותר מ-80% מהאנרגיה המתחדשת.
מערכת מעלית: ממירי תדר בעלי ארבעה רבעים משיגים חיסכון באנרגיה באמצעות בלימת משוב, כגון עיצוב היישור המודולרי של מעלית הכוח.
תנועת רכבות: משוב הספק גבוה בעת בלימת רכבת, זקוק לתמיכה בתאימות לרשת.
השוואה בין בלימה בצריכת אנרגיה ובלימה משובית
מאפייני צריכת אנרגיה משוב אנרגיית בלם
אנרגיה לנגד צריכת חום משוב לשימוש חוזר ברשת
יעילות נמוכה (בזבוז אנרגיה) גבוהה (שיעור חיסכון באנרגיה של עד 30%)
עלות נמוכה (נדרשת רק התנגדות לבלימה) עלות גבוהה (נדרשת בקרת רוורס מורכבת)
הספק ישים הספק קטן ובינוני (<100kW) הספק גבוה (>100kW)
אתגרים טכניים ופתרונות
תאימות רשת
יש צורך לזהות את טווח תנודות המתח של הרשת (למשל ± 20%) כדי למנוע השפעה של זרם משוב על הרשת.
דיכוי הרמוני
הפחת את ה-THD (עיוות הרמוני כולל) ל-<5% באמצעות סינון רב-שלבי (כגון סינון אקטיבי LC+).
תגובה דינמית
מעגל הבקרה חייב להשלים את מתג המצבים תוך 10 מילישניות כדי למנוע מתח יתר בקו האפיק.