Enerģijas atgriezeniskās saites bloku piegādātāji atgādina, ka frekvences pārveidotāji atkļūdošanas un lietošanas laikā bieži saskaras ar dažādām problēmām, starp kurām visbiežāk rodas pārspriegums. Pēc pārsprieguma rašanās, lai novērstu iekšējās ķēdes bojājumus, tiks aktivizēta frekvences pārveidotāja pārsprieguma aizsardzības funkcija, izraisot frekvences pārveidotāja darbības pārtraukšanu, kā rezultātā iekārta nedarbosies pareizi.
Tāpēc jāveic pasākumi, lai novērstu pārspriegumu un novērstu kļūmju rašanos. Frekvences pārveidotāju un motoru atšķirīgo pielietojuma scenāriju dēļ arī pārsprieguma cēloņi ir atšķirīgi, tāpēc atbilstoši pasākumi jāveic atkarībā no konkrētās situācijas.
Pārsprieguma ģenerēšana frekvences pārveidotājā un reģeneratīvajā bremzēšanā
Tā sauktais frekvences pārveidotāja pārspriegums attiecas uz situāciju, kad frekvences pārveidotāja spriegums dažādu iemeslu dēļ pārsniedz nominālo spriegumu, kas galvenokārt izpaužas frekvences pārveidotāja līdzstrāvas kopnes līdzstrāvas spriegumā.
Normālas darbības laikā frekvences pārveidotāja līdzstrāvas spriegums ir vidējā vērtība pēc trīsfāžu pilna viļņa taisngriešanas. Ja aprēķina, pamatojoties uz 380 V tīkla spriegumu, vidējais līdzstrāvas spriegums Ud = 1,35U līnijas = 513 V.
Pārsprieguma gadījumā līdzstrāvas kopnes enerģijas uzkrāšanas kondensators tiek uzlādēts. Kad spriegums paaugstinās līdz aptuveni 700 V (atkarībā no modeļa), tiek aktivizēta frekvences pārveidotāja pārsprieguma aizsardzība.
Frekvences pārveidotāju pārspriegumam ir divi galvenie iemesli: jaudas pārspriegums un reģeneratīvais pārspriegums.
Jaudas pārspriegums attiecas uz situāciju, kad līdzstrāvas kopnes spriegums pārsniedz nominālo vērtību pārmērīga barošanas sprieguma dēļ. Mūsdienās vairuma frekvences pārveidotāju ieejas spriegums var sasniegt pat 460 V, tāpēc barošanas avota izraisīts pārspriegums ir ārkārtīgi reti sastopams.
Šajā rakstā aplūkotais galvenais jautājums ir pārsprieguma reģenerācija.
Galvenie reģeneratīvā pārsprieguma ģenerēšanas iemesli ir šādi: kad GD2 (spararata griezes moments) slodze samazinās, frekvences pārveidotāja iestatītais palēninājuma laiks ir pārāk īss;
Nolaižot motoru, tas tiek pakļauts ārējiem spēkiem (piemēram, ventilatoriem un stiepšanas iekārtām) vai potenciālām slodzēm (piemēram, liftiem un celtņiem). Šo iemeslu dēļ motora faktiskais ātrums ir lielāks nekā frekvences pārveidotāja komandētais ātrums, kas nozīmē, ka motora rotora ātrums pārsniedz sinhrono ātrumu. Šajā laikā motora slīdēšanas ātrums ir negatīvs, un rotora tinuma virziens, griežot rotējošo magnētisko lauku, ir pretējs motora stāvokļa virzienam. Tā radītais elektromagnētiskais griezes moments ir bremzēšanas moments, kas kavē griešanās virzienu. Tātad elektromotors faktiski atrodas ģenerējošā stāvoklī, un slodzes kinētiskā enerģija tiek "reģenerēta" elektriskajā enerģijā.
Reģeneratīvā enerģija tiek uzlādēta invertora līdzstrāvas enerģijas uzkrāšanas kondensatorā caur invertora brīvgaitas diodi, izraisot līdzstrāvas kopnes sprieguma pieaugumu, ko sauc par reģeneratīvo pārspriegumu. Pārsprieguma reģenerācijas procesā radītais griezes moments ir pretējs sākotnējam griezes momentam, kas ir bremzēšanas moments. Tāpēc pārsprieguma reģenerācijas process ir arī reģeneratīvās bremzēšanas process.
Citiem vārdiem sakot, reģeneratīvās enerģijas likvidēšana palielina bremzēšanas momentu. Ja reģeneratīvā enerģija nav liela, invertora un motora reģeneratīvās bremzēšanas jauda ir 20, un šo elektroenerģijas daļu patērēs invertors un motors. Ja šī enerģija pārsniedz frekvences pārveidotāja un motora patēriņa jaudu, līdzstrāvas ķēdes kondensators tiks pārlādēts un tiks aktivizēta frekvences pārveidotāja pārsprieguma aizsardzības funkcija, izraisot darbības apstāšanos. Lai no šīs situācijas izvairītos, ir savlaicīgi jāatbrīvojas no šīs enerģijas, vienlaikus palielinot bremzēšanas momentu, kas ir reģeneratīvās bremzēšanas mērķis.
Pasākumi frekvences pārveidotāju pārsprieguma novēršanai
Dažādu pārsprieguma cēloņu dēļ arī veiktie pasākumi ir atšķirīgi. Pārsprieguma parādības gadījumā, kas rodas stāvēšanas laikā, ja nav īpašu prasību attiecībā uz stāvēšanas laiku vai vietu, to var atrisināt, pagarinot frekvences pārveidotāja palēninājuma laiku vai izmantojot brīvo stāvvietu. Tā sauktā brīvā stāvvieta attiecas uz frekvences pārveidotāja galvenā slēdža ierīces atvienošanu, ļaujot motoram brīvi slīdēt un apstāties.
Ja ir noteiktas prasības attiecībā uz stāvēšanas laiku vai vietu, var izmantot līdzstrāvas bremzēšanas funkciju.
Līdzstrāvas bremzēšanas funkcija ir palēnināt motoru līdz noteiktai frekvencei un pēc tam pievadīt līdzstrāvas strāvu motora statora tinumam, lai izveidotu statisku magnētisko lauku.
Motora rotora tinums pārtrauc šo magnētisko lauku un ģenerē bremzēšanas momentu, kas pārveido slodzes kinētisko enerģiju elektriskajā enerģijā un patērē to siltuma veidā motora rotora ķēdē. Tāpēc šāda veida bremzēšanu sauc arī par enerģiju patērējošu bremzēšanu. Līdzstrāvas bremzēšanas process faktiski ietver divus procesus: reģeneratīvo bremzēšanu un enerģijas patēriņa bremzēšanu. Šīs bremzēšanas metodes efektivitāte ir tikai 30–60% no reģeneratīvās bremzēšanas, un bremzēšanas moments ir salīdzinoši mazs. Tā kā enerģijas patēriņš motorā var izraisīt pārkaršanu, bremzēšanas laikam nevajadzētu būt pārāk ilgam.
Turklāt līdzstrāvas bremzēšanas ieslēgšanas frekvence, bremzēšanas laiks un bremzēšanas spriegums tiek iestatīti manuāli un tos nevar automātiski pielāgot, pamatojoties uz reģeneratīvā sprieguma līmeni. Tāpēc līdzstrāvas bremzēšanu nevar izmantot pārsprieguma gadījumā, kas rodas normālas darbības laikā, un to var izmantot tikai bremzēšanai stāvēšanas laikā.
Pārsprieguma gadījumā, ko izraisa pārmērīgs slodzes GD2 (spararata griezes moments) palēninājuma laikā (no liela ātruma līdz mazam ātrumam bez apstāšanās), var izmantot atbilstošu palēninājuma laika pagarināšanas metodi, lai to atrisinātu. Faktiski šī metode izmanto arī reģeneratīvās bremzēšanas principu. Palēninājuma laika pagarināšana kontrolē invertora uzlādes ātrumu tikai ar slodzes reģeneratīvo spriegumu, lai saprātīgi izmantotu paša invertora reģeneratīvās bremzēšanas jaudu. Attiecībā uz slodzēm, kas ārēju spēku (tostarp potenciālās enerģijas atbrīvošanās) dēļ izraisa motora nonākšanu reģeneratīvā stāvoklī, tā kā tās parasti darbojas bremzēšanas stāvoklī, reģeneratīvā enerģija ir pārāk liela, lai to varētu patērēt pats frekvences pārveidotājs. Tāpēc nav iespējams izmantot līdzstrāvas bremzēšanu vai pagarināt palēninājuma laiku.
Salīdzinot ar līdzstrāvas bremzēšanu, reģeneratīvajai bremzēšanai ir lielāks bremzēšanas moments, un bremzēšanas momenta lielumu var automātiski regulēt frekvences pārveidotāja bremzēšanas bloks atbilstoši nepieciešamajam slodzes bremzēšanas momentam (t. i., reģeneratīvās enerģijas līmenim). Tāpēc reģeneratīvā bremzēšana ir vispiemērotākā bremzēšanas momenta nodrošināšanai slodzei normālas darbības laikā.
Frekvences pārveidošanas reģeneratīvās bremzēšanas metode:
1. Enerģiju patērējošais tips:
Šī metode ietver bremzēšanas rezistora paralēlslēgšanu frekvences pārveidotāja līdzstrāvas ķēdē un jaudas tranzistora ieslēgšanas/izslēgšanas kontroli, nosakot līdzstrāvas kopnes spriegumu. Kad līdzstrāvas kopnes spriegums paaugstinās līdz aptuveni 700 V, jaudas tranzistors vada strāvu, nododot reģenerēto enerģiju rezistoram un patērējot to siltumenerģijas veidā, tādējādi novēršot līdzstrāvas sprieguma paaugstināšanos. Tā kā tas nespēj izmantot reģenerēto enerģiju, tas pieder pie enerģijas patēriņa tipa. Kā enerģiju patērējošs tips tas atšķiras no līdzstrāvas bremzēšanas ar to, ka tas patērē enerģiju bremzēšanas rezistorā ārpus motora, tāpēc motors nepārkarsīs un var darboties biežāk.
2. Paralēlās līdzstrāvas kopnes absorbcijas tips:
Piemērots vairāku motoru piedziņas sistēmām (piemēram, stiepšanas mašīnām), kurās katram motoram ir nepieciešams frekvences pārveidotājs, vairāki frekvences pārveidotāji koplieto tīkla puses pārveidotāju, un visi invertori ir savienoti paralēli kopējai līdzstrāvas kopnei. Šajā sistēmā bieži vien ir viens vai vairāki motori, kas normāli darbojas bremzēšanas stāvoklī. Motoru bremzēšanas stāvoklī velk citi motori, lai ģenerētu reģeneratīvo enerģiju, ko pēc tam elektriskajā stāvoklī esošais motors absorbē caur paralēlu līdzstrāvas kopni. Ja to nevar pilnībā absorbēt, tā tiks patērēta caur kopīgu bremzēšanas rezistoru. Šeit reģenerētā enerģija tiek daļēji absorbēta un izmantota, bet netiek padota atpakaļ elektrotīklā.
3. Enerģijas atgriezeniskās saites veids:
Enerģijas atgriezeniskās saites tipa invertora tīkla puses pārveidotājs ir atgriezenisks. Kad tiek ģenerēta reģeneratīvā enerģija, atgriezeniskais pārveidotājs atgriež reģeneratīvo enerģiju tīklā, ļaujot pilnībā izmantot reģeneratīvo enerģiju. Taču šī metode prasa augstu barošanas avota stabilitāti, un pēkšņas strāvas padeves pārtraukuma gadījumā notiks inversija un apgāšanās.