周波数変換器サポート機器のサプライヤーは、汎用周波数変換器、非同期モーター、および機械的負荷で構成される従来の周波数制御システムでは、モーターによって駆動されるビットエネルギー負荷が放電されると、モーターが回生発電ブレーキ状態になる可能性があることをお知らせします。または、モーターが高速から低速(停止を含む)に減速すると、周波数が低下しますが、モーターの機械的慣性により、モーターが回生発電状態になり、伝送システムに蓄積された機械エネルギーが電動モーターによって電気に変換され、インバーターの6つの連続電流ダイオードを介してインバーターのDC回路に戻されます。
一般的な周波数変換器では、再生可能エネルギーを処理するために最も一般的に使用される 2 つの方法があります。
(1)直流回路にコンデンサと並列に人為的に設置された「制動抵抗」をダイナミックブレーキ状態と呼ぶ。
(2)系統に復帰させる、これはフィードバックブレーキ状態(回生ブレーキ状態とも呼ばれる)と呼ばれます。また、DCブレーキと呼ばれるブレーキ方式もあり、正確な駐車が必要な場合や、外的要因により始動前にモータブレーキの回転が不規則になる場合に使用できます。
書籍や出版物では、多くの専門家がインバータブレーキの設計と応用について論じており、特に最近では「エネルギーフィードバックブレーキ」に関する論文が数多く発表されています。本日、著者は「フィードバックブレーキ」の四象限動作の利​​点と高い運転効率に加え、「エネルギー消費ブレーキ」による電力系統への無公害性と高い信頼性という利点を兼ね備えた、新たなブレーキ方式を提案します。
エネルギーブレーキ
直流回路に設定されたブレーキ抵抗を使用してモーターの再生可能な電気エネルギーを吸収することをエネルギー消費ブレーキと呼びます。
その利点は、構造が簡単で、グリッドを汚染しない(フィードバックと比較して)、コストが低いことです。欠点は、特に頻繁なブレーキで大量のエネルギーが消費され、ブレーキ抵抗の容量が増加するため、動作効率が低いことです。
一般的に、一般的な周波数変換器では、小型電力用周波数変換器(22kW未満)にはブレーキユニットが内蔵されており、ブレーキ抵抗を追加するだけで済みます。一方、高電力用周波数変換器(22kW以上)には、外付けブレーキユニットとブレーキ抵抗が必要です。
フィードバックブレーキ
エネルギーフィードバックブレーキを実現するには、電圧、周波数、位相制御、フィードバック電流制御などの条件が必要です。アクティブリバース技術を用いることで、再生可能エネルギー電力を同じ周波数と位相で系統に逆流させ、交流電力を系統に送り返すことでブレーキを実現します。
フィードバックブレーキの利点は、図3に示すように4象限で動作できることです。電気エネルギーのフィードバックにより、システムの効率が向上します。欠点は以下のとおりです。
(1)系統電圧が安定し、かつ故障しにくい場合(系統電圧変動が10%以下)にのみ、このフィードバックブレーキ方式を適用できます。発電ブレーキ動作中に系統電圧の故障時間が2msを超えると、位相反転故障が発生し、装置が損傷する可能性があります。
(2)フィードバックにより電力系統に高調波汚染が生じる。
(3)制御が複雑でコストが高い。
新しいタイプのブレーキ(静電容量フィードバックブレーキ)
主回路原理
整流部は、一般的な制御不能な整流ブリッジを用いて整流し、フィルタ回路は一般的な電解コンデンサを使用し、遅延回路はコンタクタまたは制御可能なシリコンを使用しています。充電・フィードバック経路は、パワーモジュールIGBT、充電・フィードバック抵抗L、および大容量電解コンデンサC(容量はゼロ点付近で、周波数変換器が配置されているオペレーティングシステムに応じて決定できます)で構成されています。インバータ部はパワーモジュールIGBTで構成されています。保護回路は、IGBTとパワー抵抗で構成されています。
(1)電動機発電運転状況
CPU は入力 AC 電圧と DC 回路電圧 νd をリアルタイムで監視し、VT1 に充電信号を送信するかどうかを決定します。νd が DC 電圧値 (例: 380VAC-530VDC) に対応する入力 AC 電圧より一定値高くなると、CPU は VT3 をシャットダウンし、VT1 のパルス伝導を通じて電解コンデンサ C の充電プロセスを実現します。このとき、抵抗器 L が電解コンデンサ C に分割されるため、電解コンデンサ C が安全範囲内で動作することが保証されます。
(2)電動機の電気的動作状態
CPUはシステムの充電がなくなったことを検出すると、VT3パルスを導通させ、抵抗器Lのラインに瞬間的に左右の負電圧(アイコンで示す)を発生させます。これに電解コンデンサCの電圧を加えることで、コンデンサからDC回路へのエネルギーフィードバックプロセスを実現します。CPUは、電解コンデンサCの電圧とDC回路電圧を検出することで、VT3のスイッチング周波数と空孔率を制御し、DC回路電圧νdが高くなりすぎないようにフィードバック電流を制御します。
システムの問題
(1)抵抗器の選択
(a)モータが発電運転状態にあるときに、システムに何らかの故障が発生し、モータに含まれるビットの負荷が自由加速するという動作条件の特殊性を考慮します。
再生可能エネルギーは6つの定電流ダイオードを介して直流回路に戻され、νdが上昇します。これにより周波数変換器は急速に充電状態となり、このとき電流が大きくなります。したがって、抵抗器の線径は、このときの電流を流すのに十分な大きさのものを選択する必要があります。
(b)フィードバックループでは、次の充電前に電解コンデンサができるだけ多くの電気エネルギーを放出するようにするために、通常の鉄心(シリコン鋼板)を選択しても目的を達成できません。鉄心には酸化第一鉄材料を選択するのが最適です。そして、上記の考慮事項を見ると、電流値が非常に大きいことがわかります。この鉄心がどれほど大きいかがわかります。市場にこれほど大きな鉄心があるかどうかはわかりませんが、あったとしても、その価格は確かにそれほど安くはありません。
したがって、充電回路とフィードバック回路にはそれぞれ電気抵抗器を使用することをお勧めします。
(2)制御の困難
(a)周波数変換器の直流回路において、電圧νdは通常500VDC以上であり、電解コンデンサCの抵抗電圧はわずか400VDCである。この充電過程の制御は、エネルギーブレーキ(抵抗ブレーキ)の制御方法とは異なることがわかる。抵抗器の過渡電圧はνc=νd−νLに低減され、電解コンデンサCの過渡充電電圧はνc=νd−νLとなる。電解コンデンサが安全範囲(≤400V)内で動作することを保証するためには、抵抗器の電圧降下νLを効果的に制御する必要があり、電圧降下νLはインダクタンス量と電流の瞬間変化率に依存する。
(b) フィードバックプロセスでは、電解コンデンサCによって放出される電気エネルギーが抵抗器を介して過剰なDC回路電圧を引き起こすのを防ぎ、システムが過電圧保護を示すようにする必要があります。
主な用途と応用例
この新型周波数変換器のブレーキ(容量フィードバックブレーキ)の利点により、最近、多くのユーザーが自社設備にこのシステムの特徴を組み込むことを提案しています。技術的な難しさから、海外でこのようなブレーキ方式が存在するかどうかは不明です。現在、山東省豊冠電子有限公司のみが、従来のフィードバックブレーキを採用していた周波数変換器から、この新型鉱山用エレベーターシリーズの容量フィードバックブレーキに切り替えました(現在も2台が正常稼働中)。これまでに、この容量フィードバックブレーキ方式の周波数変換器は、山東省寧陽安炭鉱と山西省太原で長期間にわたり正常に稼働しており、国内のこの空白を埋めています。
周波数変換器の応用分野が拡大するにつれ、この応用技術は非常に有望視されており、具体的には、鉱山吊りケージ(有人または積載)、ベベルウェル採掘トラック(単気筒または複気筒)、昇降機などの産業で主に利用されています。つまり、エネルギーフィードバック装置のニーズに応えることができるのです。
































