주파수 변환기 지원 장비 공급업체는 범용 주파수 변환기, 비동기 모터 및 기계적 부하로 구성된 전통적인 주파수 제어 시스템에서 모터가 구동하는 비트 에너지 부하가 방전될 때 모터가 재생 전력 생성 제동 상태가 될 수 있음을 상기시켜줍니다. 또는 모터가 고속에서 저속(정지 포함)으로 감속할 때 주파수가 떨어지지만 모터의 기계적 관성으로 인해 모터가 재생 전력 생성 상태가 될 수 있으며, 전송 시스템에 저장된 기계적 에너지가 전기 모터에 의해 전기로 변환되고, 이 전기는 인버터의 6개 연속 전류 다이오드를 통해 인버터의 DC 회로로 반환됩니다.
일반적인 주파수 변환기에서 재생 에너지를 처리하는 데 가장 일반적으로 사용되는 두 가지 방법이 있습니다.
(1) 직류 회로에 인위적으로 설치된 커패시터와 병렬로 "제동 저항"이 있는 상태를 동적 제동 상태라고 합니다.
(2) 그리드로 복귀하는 것을 피드백 제동 상태(회생 제동 상태라고도 함)라고 합니다. 또한, 외부 요인으로 인해 정확한 주차가 필요하거나 시동 전 모터 브레이크의 회전이 불규칙한 상황에서는 DC 제동이라는 제동 방식을 사용할 수 있습니다.
많은 전문가들이 서적과 출판물에서 인버터 제동의 설계 및 적용에 대해 논의해 왔으며, 특히 최근에는 "에너지 피드백 제동"에 대한 논문이 많이 발표되었습니다. 오늘 저자는 "피드백 제동"의 4사분면 작동, 높은 작동 효율, 그리고 오염 없는 전력망을 위한 "에너지 소비 제동"의 장점과 높은 신뢰성을 갖춘 새로운 유형의 제동 방식을 제시합니다.
에너지 브레이크
DC 회로에 설정된 제동 저항을 이용하여 모터의 재생 가능 전기 에너지를 흡수하는 것을 에너지 소비 제동이라고 합니다.
장점은 구조가 간단하고, 피드백과 비교했을 때 전력망에 오염이 없으며, 비용이 저렴하다는 것입니다. 단점은 작동 효율이 낮다는 것입니다. 특히 잦은 제동으로 많은 에너지를 소모하고 제동 저항 용량이 증가하게 됩니다.
일반적으로 일반 주파수 변환기에서 소출력 주파수 변환기(22kW 미만)는 브레이크 유닛이 내장되어 있어 브레이크 저항만 추가하면 됩니다. 고출력 주파수 변환기(22kW 이상)는 외부 브레이크 유닛과 브레이크 저항이 필요합니다.
피드백 브레이크
에너지 피드백 제동을 구현하려면 전압, 주파수, 위상 제어, 피드백 전류 제어 등의 조건이 필요합니다. 이는 능동 역전 기술을 사용하여 재생 에너지 전력을 동일한 주파수 및 위상의 교류 전력으로 전력망으로 역전시켜 제동을 구현하는 것입니다.
피드백 제동의 장점은 그림 3과 같이 4개의 사분면을 구동할 수 있다는 것입니다. 전기 에너지 피드백은 시스템의 효율을 향상시킵니다. 단점은 다음과 같습니다.
(1) 고장이 쉽게 발생하지 않는 안정적인 계통 전압(계통 전압 변동이 10% 이하)에서만 이 피드백 제동 방식을 사용할 수 있습니다. 발전 브레이크가 작동 중일 때 계통 전압 고장 시간이 2ms를 초과하면 상변화 고장이 발생하여 장치가 손상될 수 있습니다.
(2) 피드백에는 그리드에 고조파 오염이 있습니다.
(3) 제어가 복잡하고 비용이 많이 든다.
새로운 유형의 제동(용량성 피드백 제동)
주회로 원리
정류부는 정류를 위해 공통 비제어 정류 브리지를 사용하고, 필터 회로는 공통 전해 커패시터를 사용하며, 지연 회로는 접촉기 또는 제어 가능한 실리콘을 사용합니다. 충전, 피드백 라우팅 전력 모듈 IGBT, 충전, 피드백 저항 L, 그리고 대용량 전해 커패시터 C(용량은 약 0포인트이며, 주파수 변환기가 위치한 운영 체제에 따라 결정될 수 있음)로 구성됩니다. 인버터부는 전력 모듈 IGBT로 구성됩니다. 보호 회로는 IGBT와 전력 저항으로 구성됩니다.
(1) 전기모터 발전 운전 상태
CPU는 입력 AC 전압과 DC 회로 전압 νd를 실시간으로 모니터링하여 VT1에 충전 신호를 보낼지 여부를 결정합니다. νd가 DC 전압 값(예: 380VAC-530VDC)에 해당하는 입력 AC 전압보다 일정 값에 도달하면 CPU는 VT3를 종료하고 VT1의 펄스 전도를 통해 전해 콘덴서 C의 충전 과정을 달성합니다. 이때 저항 L은 전해 콘덴서 C로 분압되어 전해 콘덴서 C가 안전 범위 내에서 작동하도록 보장합니다.
(2) 전기 모터 전기 작동 상태
CPU가 시스템이 더 이상 충전되지 않음을 감지하면 VT3 펄스를 전달하여 저항 L의 선로가 순간적으로 좌우 음전압(아이콘 참조)이 되고, 전해 커패시터 C의 전압이 커패시터에서 DC 회로로 에너지 피드백 과정을 달성할 수 있도록 합니다. CPU는 전해 커패시터 C의 전압과 DC 회로 전압을 감지하여 VT3의 스위칭 주파수와 공극률을 제어하고, 이를 통해 DC 회로 전압 νd가 너무 높게 나타나지 않도록 피드백 전류를 제어합니다.
시스템 문제
(1) 저항기의 선정
(a) 모터가 발전 운전 상태에 있을 때 모터에 포함된 비트의 부하가 자유롭게 가속되는 어떤 종류의 고장이 시스템에 있다고 가정하고 작업 조건의 특성을 고려합니다.
재생 에너지는 6개의 연속 전류 다이오드를 통해 직류 회로로 복귀하며, 이때 νd가 상승하여 주파수 변환기가 빠르게 충전 상태로 전환되고, 이때 전류가 크게 흐릅니다. 따라서 선택된 저항선 직경은 이 시점에 전류를 충분히 통과시킬 수 있을 만큼 커야 합니다.
(b) 피드백 루프에서 다음 충전 전에 전해 콘덴서가 가능한 한 많은 전기 에너지를 방출하도록 하기 위해 일반 철심(실리콘 강판)을 선택하면 목적을 달성할 수 없으므로 산화철 재질로 만든 철심을 선택하는 것이 가장 좋습니다. 그런 다음 위의 고려 사항을 살펴보면 전류 값이 매우 크므로 이 철심이 얼마나 큰지 알 수 있습니다. 시장에 이렇게 큰 철심이 있는지 모르겠습니다. 있다고 해도 가격은 결코 낮지 않을 것입니다.
따라서 충전 회로와 피드백 회로는 각각 전기 저항기를 사용하는 것이 좋습니다.
(2) 통제의 어려움
(a) 주파수 변환기의 직류 회로에서 전압 νd는 일반적으로 500VDC보다 높고 전해 커패시터 C의 저항 전압은 400VDC에 불과합니다. 이 충전 과정의 제어는 에너지 제동(저항 제동)의 제어 방식과 다르다는 것을 알 수 있습니다. 저항의 과도 전압이 감소하면 전해 커패시터 C의 과도 충전 전압은 νc = νd-νL입니다. 전해 커패시터가 안전 범위(≤400V) 내에서 작동하도록 하려면 저항의 전압 강하 νL을 효과적으로 제어해야 하며, 전압 강하 νL은 인덕턴스의 양과 전류의 순간 변화율에 따라 달라집니다.
(b) 피드백 과정에서 전해 커패시터 C에서 방출되는 전기 에너지는 저항을 통해 과도한 DC 회로 전압을 발생시키지 않도록 방지해야 하므로 시스템에 과전압 보호 기능이 나타납니다.
주요 응용 분야 및 응용 사례
주파수 변환기의 이러한 신형 제동(용량성 피드백 제동)의 장점으로 인해 최근 많은 사용자들이 자사 장비의 특성을 고려하여 이 시스템을 도입하고자 제안하고 있습니다. 하지만 기술적 어려움으로 인해 해외에서는 이러한 제동 방식이 존재하는지 여부는 아직 알려지지 않았습니다. 현재 산둥 펑관 전자(주)만이 기존 피드백 제동 방식(정상 가동 중인 주파수 변환기 2대 포함)에서 이 신형 광산 엘리베이터 시리즈 용량성 피드백 제동 방식으로 전환했습니다. 현재까지 이 용량성 피드백 제동 주파수 변환기는 산둥 닝양 보안 탄광과 산시 타이위안에서 오랫동안 정상적으로 작동하며 국내의 이러한 공백을 메우고 있습니다.
주파수 변환기 응용 분야가 확대됨에 따라, 이 응용 기술은 매우 유망할 것으로 예상되며, 특히 광산 행잉 케이지(유인 또는 적재), 베벨 웰 채굴 트럭(단일 또는 이중 실린더), 리프팅 장비 및 기타 산업 분야에 주로 사용될 것입니다. 간단히 말해, 에너지 피드백 장치에 대한 수요를 충족할 수 있습니다.