Frekvences pārveidotāju enerģijas atgriezeniskās saites ierīču piegādātāji atgādina, ka pašlaik maiņstrāvas frekvences pārveidošanas ātruma regulēšanas sistēmās plaši tiek izmantota vienkārša enerģijas patēriņa bremzēšana, kurai ir tādi trūkumi kā elektroenerģijas izšķērdēšana, spēcīga pretestības uzkaršana un slikta ātrās bremzēšanas veiktspēja. Ja asinhronie motori bieži bremzē, atgriezeniskās saites bremzēšanas izmantošana ir ļoti efektīva enerģijas taupīšanas metode, kas ļauj izvairīties no kaitējuma videi un iekārtām bremzēšanas laikā. Apmierinoši rezultāti ir sasniegti tādās nozarēs kā elektrolokomotīves un naftas ieguve. Līdz ar nepārtrauktu jaunu spēka elektronisko ierīču parādīšanos, pieaugošo izmaksu efektivitāti un cilvēku izpratni par enerģijas taupīšanu un patēriņa samazināšanu, ir plašs pielietojuma iespēju klāsts.
Enerģijas atgriezeniskās saites bremzēšanas ierīce ir īpaši piemērota situācijām, kad motora jauda ir liela, piemēram, 100 kW vai lielāka, iekārtas inerces moments gd2 ir liels, un tā pieder pie atkārtotas īslaicīgas nepārtrauktas darba sistēmas. Palēninājuma samazinājums no liela ātruma līdz mazam ātrumam ir liels, bremzēšanas laiks ir īss, un ir nepieciešama spēcīga bremzēšana. Lai uzlabotu enerģijas taupīšanas efektu un samazinātu enerģijas zudumus bremzēšanas procesā, ir nepieciešams arī atgūt palēninājuma enerģiju un atgriezt to elektrotīklā, lai panāktu enerģijas taupīšanas efektu.
Atgriezeniskās saites bremzēšanas princips
Mainīgas frekvences ātruma regulēšanas sistēmā motora palēninājums un apturēšana tiek panākta, pakāpeniski samazinot frekvenci. Brīdī, kad frekvence samazinās, attiecīgi samazinās arī motora sinhronais ātrums. Tomēr mehāniskās inerces dēļ motora rotora ātrums paliek nemainīgs, un tā ātruma izmaiņām ir zināma laika aizture. Šajā brīdī faktiskais ātrums būs lielāks par doto ātrumu, kā rezultātā motora pretelektromotoriskais spēks e ir lielāks par frekvences pārveidotāja līdzstrāvas spaiļu spriegumu u, tas ir, e>u. Šajā brīdī elektromotors kļūst par ģeneratoru, kam ne tikai nav nepieciešama barošana no tīkla, bet tas var arī nosūtīt elektrību uz tīklu. Tas ne tikai nodrošina labu bremzēšanas efektu, bet arī pārveido kinētisko enerģiju elektriskajā enerģijā, ko var nosūtīt uz tīklu enerģijas atgūšanai, nošaujot divus zaķus ar vienu šāvienu. Protams, lai to panāktu, ir jābūt enerģijas atgriezeniskās saites ierīces blokam automātiskai vadībai. Turklāt enerģijas atgriezeniskās saites ķēdē jāiekļauj arī maiņstrāvas un līdzstrāvas reaktori, pretestības kapacitātes absorbētāji, elektroniskie slēdži utt.
Kā zināms, vispārējo frekvences pārveidotāju tilta taisngrieža ķēde ir trīsfāžu nevadāma, tāpēc nav iespējams panākt divvirzienu enerģijas pārnesi starp līdzstrāvas ķēdi un barošanas avotu. Efektīvs risinājums šai problēmai ir aktīvā invertora tehnoloģijas izmantošana, un taisngrieža daļa izmanto atgriezenisku taisngriezi, kas pazīstams arī kā tīkla puses pārveidotājs. Vadot tīkla puses invertoru, reģenerētā elektriskā enerģija tiek invertēta maiņstrāvas enerģijā ar tādu pašu frekvenci, fāzi un frekvenci kā tīklam un tiek padota atpakaļ uz tīklu, lai panāktu bremzēšanu. Iepriekš aktīvo invertora blokos galvenokārt tika izmantotas tiristoru ķēdes, kas var droši veikt atgriezeniskās saites darbību tikai stabilā tīkla spriegumā, kas nav pakļauts kļūmēm (tīkla sprieguma svārstības nepārsniedz 10%). Šāda veida ķēde var droši veikt invertora atgriezeniskās saites darbību tikai stabilā tīkla spriegumā, kas nav pakļauts kļūmēm (tīkla sprieguma svārstības nepārsniedz 10%). Jo enerģijas ražošanas bremzēšanas laikā, ja tīkla sprieguma bremzēšanas laiks ir lielāks par 2 ms, var rasties komutācijas kļūme un komponenti var tikt bojāti. Turklāt dziļas vadības laikā šai metodei ir zems jaudas koeficients, augsts harmoniku saturs un pārklājoša komutācija, kas izraisīs elektrotīkla sprieguma viļņu formas kropļojumus. Vienlaikus vadības sarežģītība un augstās izmaksas. Praktiski pielietojot pilnībā kontrolētas ierīces, cilvēki ir izstrādājuši ar chopperu vadāmus reversīvus pārveidotājus, kas izmanto PWM vadību. Tādā veidā tīkla puses invertora struktūra ir pilnībā tāda pati kā invertora struktūra, abiem izmantojot PWM vadību.
No iepriekš minētās analīzes var redzēt, ka, lai patiesi panāktu invertora enerģijas atgriezeniskās saites bremzēšanu, galvenais ir vadīt tīkla puses invertoru. Turpmākajā tekstā galvenā uzmanība ir pievērsta tīkla puses invertora vadības algoritmam, izmantojot pilnībā vadāmas ierīces un PWM vadības metodi.
vadības algoritms
Tīkla puses invertoru vadības algoritms parasti izmanto vektora vadības algoritmu, kur vdc, v * dc un △ vdc attiecīgi apzīmē līdzstrāvas kopnes sprieguma izmērīto vērtību, doto vērtību un vadības kļūdu; id, i*d, Δ id apzīmē tīkla puses invertora d ass izmērīto vērtību, doto vērtību un vadības kļūdu; iq, i*q, Δ iq apzīmē tīkla puses pārveidotāja q ass strāvas izmērīto vērtību, doto vērtību un vadības kļūdu; Δ v * d, v * d un v * q attiecīgi apzīmē tīkla puses invertora d ass izejas sprieguma novirzes iestatījumu, d ass izejas sprieguma iestatījumu un q ass izejas sprieguma iestatījumu; EABC, V * ABC un IABC attiecīgi apzīmē tīkla potenciāla, tīkla puses pārveidotāja izejas sprieguma momentānās dotās vērtības un izejas strāvas trīsfāžu momentānās vērtības; e. φ apzīmē tīkla potenciāla amplitūdu un fāzi.
Vektorvadības algoritms aprēķina starpību starp izmērīto līdzstrāvas kopnes spriegumu un doto vērtību un iegūst doto d ass strāvas vērtību, izmantojot PI regulatoru; Pēc tam, pamatojoties uz izmērīto tīkla sprieguma fāzi, tīkla puses invertora izmērītā izejas strāva tiek sinhroni koordinēti transformēta, lai iegūtu izmērītās d ass strāvas un q ass strāvas vērtības. Pēc pi korekcijas d ass vērtība tiek pieskaitīta tīkla sprieguma amplitūdai, lai iegūtu dotās d ass sprieguma un q ass sprieguma vērtības. Pēc sinhronās koordinātu inversās transformācijas tiek iegūta izeja.
Šī algoritma priekšrocība ir augsta vadības precizitāte un laba dinamiskā reakcija; trūkums ir tāds, ka vadības algoritmā ir daudz koordinātu transformāciju, un algoritms ir sarežģīts, kam nepieciešama liela skaitļošanas jauda no vadības procesora.
Tas izmanto strāvas izsekošanas PWM taisngrieža kompozīciju. Šis vienkāršotais algoritms tieši reizina d ass strāvas iestatījumu ar trīsfāžu sinusa atsauces vērtību, kas iegūta no izmērītās tīkla sprieguma fāzes meklēšanas tabulas, lai iegūtu trīsfāžu izejas strāvas iestatījumu, un pēc tam veic vienkāršu pi regulēšanu, lai iegūtu trīsfāžu izejas sprieguma iestatījumu un to izvadītu. Tā kā šajā algoritmā nav koordinātu transformācijas aprēķinu, vadības procesora skaitļošanas jaudas prasības ir relatīvi zemas. No otras puses, paša PI regulatora īpašību dēļ tā maiņstrāvas plūsmas vadībā pastāv zināma stacionārā stāvokļa kļūda, tāpēc šī algoritma jaudas koeficients ir zemāks nekā standarta vektoru vadības algoritmam. Dinamisko procesu laikā līdzstrāvas kopnes sprieguma svārstības ir relatīvi lielas, un līdzstrāvas kopnes sprieguma un citu kļūmju rašanās varbūtība ātru dinamisko procesu laikā ir relatīvi augsta.
Atgriezeniskās saites bremzēšanas raksturlielumi
Stingri sakot, tīkla puses invertoru nevar vienkārši saukt par "taisngriezi", jo tas var darboties gan kā taisngriezis, gan kā invertors. Pateicoties pašizslēdzošo ierīču izmantošanai, maiņstrāvas lielumu un fāzi var kontrolēt, izmantojot atbilstošu PWM režīmu, padarot ieejas strāvu tuvu sinusoidālai un nodrošinot, ka sistēmas jaudas koeficients vienmēr tuvojas 1. Kad reģeneratīvā jauda, ko atgriež no invertora motora palēninājuma bremzēšanas rezultātā, palielina līdzstrāvas spriegumu, maiņstrāvas ieejas strāvas fāzi var apgriezt pretēji barošanas sprieguma fāzei, lai panāktu reģeneratīvo darbību, un reģeneratīvo jaudu var atgriezt maiņstrāvas tīklā, kamēr sistēma joprojām var uzturēt līdzstrāvas spriegumu norādītajā vērtībā. Šajā gadījumā tīkla puses invertors darbojas aktīvā invertora stāvoklī. Tas atvieglo divvirzienu jaudas plūsmas sasniegšanu un tam ir ātrs dinamiskās reakcijas ātrums. Vienlaikus šī topoloģijas struktūra ļauj sistēmai pilnībā kontrolēt reaktīvās un aktīvās jaudas apmaiņu starp maiņstrāvas un līdzstrāvas pusēm, sasniedzot efektivitāti līdz pat 97% un ievērojamus ekonomiskos ieguvumus. Siltuma zudumi ir 1% no bremzēšanas enerģijas patēriņa, un tie nepiesārņo elektrotīklu. Jaudas koeficients ir aptuveni 1, kas ir videi draudzīgs. Tāpēc atgriezeniskās saites bremzēšanu var plaši izmantot enerģijas taupīšanas darbībai PWM maiņstrāvas pārraides enerģijas atgriezeniskās saites bremzēšanas scenārijos, īpaši situācijās, kad nepieciešama bieža bremzēšana. Arī elektromotora jauda ir augsta, un enerģijas taupīšanas efekts ir ievērojams. Atkarībā no darbības apstākļiem vidējais enerģijas taupīšanas efekts ir aptuveni 20%. Vienīgais atgriezeniskās saites vadības ieviešanas trūkums ir vadības sistēmas sarežģītā struktūra.
Rezumējot, var redzēt, ka enerģijas atgriezeniskās saites sistēmas ierīcei ir daudz pārākas priekšrocības salīdzinājumā ar enerģijas patēriņa bremzēšanu un līdzstrāvas bremzēšanu. Izmantojot atgriezeniskās saites bremzēšanu, lai atgriezeniski apgādātu reģenerēto elektroenerģiju tīklā, var panākt enerģijas patēriņa samazināšanu un elektroenerģijas izmaksu ietaupīšanu. Tāpēc pašreizējā situācijā, kad straujās ekonomiskās attīstības dēļ dažādās Ķīnas daļās trūkst enerģijas, atgriezeniskās saites bremžu veicināšanai un piemērošanai ir svarīga enerģijas taupīšanas nozīme.