Enerģētikas un elektrotehnikas nozarē frekvences pārveidotājus galvenokārt izmanto enerģijas taupīšanai un ražošanas procesu uzlabošanai. Kā enerģijas taupīšanas un ātruma regulēšanas ierīces motoriem tos plaši izmanto metalurģijā, enerģētikā, ūdensapgādē, naftas, ķīmijas, ogļu un citās jomās. Frekvences pārveidotāja enerģijas atgriezeniskās saites bloka būtība ir aktīvā inversija. Vispārējā frekvences pārveidotāja enerģijas atgriezeniskās saites bloka ieviešanas metode ir reģenerētās enerģijas padeve tīklā, izmantojot pretēji paralēlus trīsfāžu invertorus vispārējā frekvences pārveidotāja priekšējās pakāpes nekontrolētā taisngrieža iekšpusē. Enerģijas atgriezeniskās saites bloka galveno ķēdi galvenokārt veido invertora tilts, kas sastāv no tiristoriem, IGBT, IPM moduļiem un dažām perifērijas ķēdēm.
Invertora tilta izejas gals ir savienots ar frekvences pārveidotāja ieejas spailēm R, S un T caur trim droseles reaktoriem, un ieejas gals ir savienots ar universālā frekvences pārveidotāja līdzstrāvas puses pozitīvo spaili caur izolācijas diodi, lai nodrošinātu vienvirziena enerģijas plūsmu "frekvences pārveidotāja aktīvā invertora tilta tīkla" virzienā. Droseles reaktora funkcija ir līdzsvarot sprieguma starpību, ierobežot strāvu un filtrēt, spēlējot galveno lomu reģeneratīvās enerģijas atgriezeniskajā saitē uz elektrotīklu.
Sistēmas darbības process ir šāds: kad motors darbojas, aktīvā invertora ierīce nedarbojas, un invertora slēdža lampas ir bloķētas un izslēgtā stāvoklī; kad motors atrodas reģeneratīvā enerģijas ražošanas stāvoklī, enerģija tiek padota atpakaļ tīklā, un aktīvā invertora ierīce ir jāuzsāk, lai tā darbotos.
Aktīvās invertora ierīces aktivizēšanu enerģijas atgriezeniskās saites laikā kontrolē frekvences pārveidotāja līdzstrāvas puses sprieguma Ud lielums. Tas ir balstīts uz to, ka, kad motors ir elektriskā stāvoklī, frekvences pārveidotāja līdzstrāvas puses spriegums paliek praktiski nemainīgs. Kad motors atrodas ģeneratora bremzēšanas stāvoklī, maiņstrāvas motora reģeneratīvā enerģija uzlādē enerģijas uzkrāšanas kondensatoru frekvences pārveidotāja vidējā līdzstrāvas saitē, izraisot līdzstrāvas kopnes sprieguma pieaugumu. Kamēr Ud lielums ir noteikts, var noteikt motora stāvokli un vadīt aktīvās invertora ierīci, lai panāktu enerģijas atgriezenisko saiti.
Kad motors padod enerģiju atpakaļ līdzstrāvas pusē, izraisot līdzstrāvas kopnes sprieguma pārsniegšanu elektrotīkla līnijas maksimālo spriegumu, universālā frekvences pārveidotāja taisngrieža tilts izslēdzas apgrieztā sprieguma dēļ; Kad līdzstrāvas kopnes spriegums turpina pieaugt un pārsniedz aktīvā invertora darba spriegumu, invertors sāk darboties, padodot enerģiju atpakaļ tīklā no līdzstrāvas puses; Kad līdzstrāvas kopnes spriegums nokrītas līdz invertora darba spriegumam, aktīvais invertors tiek izslēgts.
Izmantojot aktīvo invertoru, lai atgrieztu elektrotīklam motora palēninājuma un bremzēšanas laikā radīto reģeneratīvo enerģiju, universāls frekvences pārveidotājs var pārvarēt zemo efektivitāti un grūtības izpildīt ātras bremzēšanas un biežas rotācijas uz priekšu/atpakaļgaitā prasības, ko rada tradicionālā bremzēšanas rezistoru izmantošana, ļaujot universālajam frekvences pārveidotājam darboties četros kvadrantos.
1) Enerģijas atgriezeniskās saites vadības sistēma
Pilnīgai enerģijas atgriezeniskās saites vadības sistēmai jāatbilst fāzes, sprieguma, strāvas utt. vadības nosacījumiem, kas prasa, lai atgriezeniskās saites process būtu sinhronizēts ar tīkla fāzi, un aktīvā invertora ierīce būtu jāieslēdz tikai tad, kad līdzstrāvas kopnes spriegums pārsniedz noteiktu vērtību; Sistēmai jāspēj kontrolēt atgriezeniskās saites strāvas lielumu, tādējādi kontrolējot motora bremzēšanas momentu un panākot precīzu bremzēšanu.
2) Divu veidu universālās frekvences pārveidotāja enerģijas atgriezeniskās saites vienības
Iepriekš enerģijas atgriezeniskās saites bloku galveno ķēdi galvenokārt veidoja tiristori un IGBT. Pēdējos gados daži jauni enerģijas atgriezeniskās saites bloku veidi ir izmantojuši arī viedos moduļus, piemēram, IPM, lai vienkāršotu enerģijas atgriezeniskās saites bloku sistēmas struktūru.
(1) Tiristora enerģijas atgriezeniskās saites bloks:
Enerģijas atgriezeniskās saites galvenā ķēde sastāv no tiristoru ierīcēm, kas arī ir agrīna enerģijas atgriezeniskās saites vienība. To izmanto ne tikai frekvences pārveidotājos, bet arī dažu līdzstrāvas reversējamu ātruma regulēšanas sistēmu bremzēšanā.
① Universālā frekvences pārveidotāja tiešais darbības režīms: Kad motors ir elektriskā stāvoklī, frekvences pārveidotāja taisngriezis darbojas, bet tiristora ierīce enerģijas atgriezeniskās saites blokā nav aktivizēta un atrodas izslēgšanas stāvoklī, un taisngriezis darbojas tiešajā virzienā. Invertora vadāmā invertora daļa ir aktivizēta, nevadāmā apgrieztās taisngriešanas daļa atrodas izslēgšanas stāvoklī, un invertors darbojas tiešajā virzienā.
② Universālā frekvences pārveidotāja apgrieztais darba stāvoklis: Kad motors ir ģenerēšanas stāvoklī, frekvences pārveidotāja taisngriezis ir atslēgšanas stāvoklī, un tiristora ierīces enerģijas atgriezeniskās saites blokā ir aktivizētas darbam. Invertora vadāmā invertora daļa joprojām ir aktivizēta darbam, nevadāmā apgrieztās taisngriešanas daļa ir darba stāvoklī, un invertors darbojas apgrieztā virzienā.
(2) IGBT enerģijas atgriezeniskās saites bloks:
Enerģijas atgriezeniskās saites galveno ķēdi veido IGBT ierīces, kuras visbiežāk izmanto vispārējos frekvences pārveidotājos. Brīvgaitas diode, kas integrēta ar IGBT ierīcēm, nevar tikt izmantota kā taisngrieža ierīce izolācijas diodes ierobežojuma dēļ, kas pievienota līdzstrāvas pusei. Tās izmaksām vajadzētu būt augstākām nekā tiristora enerģijas atgriezeniskās saites ierīces izmaksām.
Universālā frekvences pārveidotāja tiešais darbības režīms: Kad motors ir elektriskā stāvoklī, frekvences pārveidotāja taisngriezis darbojas, bet enerģijas atgriezeniskās saites bloka IGBT ierīce nav aktivizēta un atrodas izslēgšanas stāvoklī, un taisngriezis darbojas tiešajā virzienā. Invertora IGBT ierīces tiek aktivizētas, un nekontrolētā reversās taisngriešanas daļa atrodas izslēgšanas stāvoklī, kamēr invertors darbojas tiešajā virzienā.
② Universālā frekvences pārveidotāja apgrieztais darba stāvoklis: Kad motors ir ģenerēšanas stāvoklī, frekvences pārveidotāja taisngriezis ir atslēgšanas stāvoklī, un enerģijas atgriezeniskās saites blokā esošā IGBT ierīce tiek aktivizēta. Invertora IGBT ierīces joprojām tiek aktivizētas, un nekontrolētā apgrieztās taisngriešanas daļa darbojas, izraisot invertora darbību apgrieztā virzienā.