インバータフィードバックブレーキの基本原理と実装

フィードバックブレーキは、アクティブリバーサル技術を用いてモーターの再生可能電力を電力網と同じ周波数の交流電力に変換し、電力網に送り返すことでエネルギー回収を実現します。その核となるのは以下の点です。

電圧検出: DC バス電圧がグリッド電圧の実効値の 1.2 倍を超えるとフィードバックがトリガーされます (400V システムで最大 678V など)。

同期制御:フィードバック電流がグリッドと同期していることを保証するために、グリッド周波数と位相(誤差 < 1°)を正確に検出する必要があります。

電流制限: PWM 変調によってフィードバック電流を制御し、過電流によるグリッド汚染を回避します (THD < 5%)。

技術分類と適用シナリオ

タイプ実装アプリケーションシナリオ

DCフィードバック逆結合ダイオード整流、DCマザーボードDCモーターへのフィードバック、電気機関車

ACフィードバックフルブリッジインバータ+LCフィルタ、ACグリッド非同期モータへのフィードバック、高出力周波数コンバータ

エネルギーグリッドの不安定性やオフグリッドシステムを緩衝するためのエネルギー貯蔵デバイス(スーパーキャパシタなど)と組み合わせた混合フィードバック

主要業績評価指標

効率: 通常のフィードバック効率は 95% 以上、高出力システム (> 100kW) では 97% に達します。

応答時間: 過電圧の検出から起動フィードバックまでの遅延は 10 ミリ秒未満です。

高調波抑制: IEC 61000-3-2 規格に準拠 (THD < 5%)。

典型的なアプリケーションシナリオ

大きな慣性負荷: 遠心分離機、圧延機、再生可能エネルギーなどのブレーキ時には、モーターの定格電力の 30% に達することがあります。

ビットエネルギー負荷: エレベーターまたはクレーンが落ちると、重力ポテンシャルが電気エネルギーに変換され、グリッドに戻ります。

高速ブレーキ: 工作機械のスピンドルブレーキ時間が 50% 以上短縮されます。

選択と考慮事項

グリッド互換性: グリッド電圧の変動は 15% 以下にする必要があります。そうでない場合、デバイスが損傷する可能性があります。

放熱設計:IGBT 接合温度は 125 ℃ 未満である必要があります。風速が 2m/s 以上の場合には強制空冷が必要です。

保護機能: 過電圧/過電流保護しきい値を調整する必要があります (例: グリッド電圧の 1.2 倍)。

他のブレーキモードとの比較

ブレーキモード エネルギー処理 アプリケーションシナリオの欠点

エネルギー消費 ブレーキ抵抗熱消費 中小電力、低周波ブレーキ効率、激しい加熱

フィードバックブレーキパワーフィードバックグリッド高出力、頻繁なブレーキ制御が複雑、高コスト

DCブレーキステータパスDC電動ブレーキ精密駐車、短時間使用のみの低速ブレーキ