Leveranciers van energiefeedbackapparaten voor frequentieomvormers herinneren u eraan dat eenvoudige energiebesparende remmen momenteel veel worden gebruikt in AC-frequentieomzettingssystemen voor snelheidsregeling. Deze hebben nadelen zoals verspilling van elektrische energie, sterke weerstandsverhitting en slechte remprestaties. Wanneer asynchrone motoren vaak remmen, is feedbackremmen een zeer effectieve energiebesparende methode die schade aan het milieu en de apparatuur tijdens het remmen voorkomt. Bevredigende resultaten zijn behaald in sectoren zoals elektrische locomotieven en oliewinning. Met de voortdurende opkomst van nieuwe vermogenselektronica, toenemende kosteneffectiviteit en het bewustzijn van mensen over energiebesparing en -verbruiksreductie, is er een breed scala aan toepassingsmogelijkheden.
Terugkoppelingsremmenprincipe
In het systeem met variabele frequentieregeling worden de vertraging en het stoppen van de motor bereikt door de frequentie geleidelijk te verlagen. Zodra de frequentie afneemt, neemt ook het synchrone toerental van de motor af. Door mechanische traagheid blijft het rotortoerental van de motor echter ongewijzigd en verloopt de snelheidsverandering met enige vertraging. Op dat moment zal het werkelijke toerental hoger zijn dan het gegeven toerental, wat resulteert in een situatie waarin de tegen-elektromotorische kracht e van de motor hoger is dan de DC-klemspanning u van de frequentieomvormer, oftewel e > u. Op dit punt wordt de elektromotor een generator, die niet alleen geen stroom van het net nodig heeft, maar ook elektriciteit aan het net kan leveren. Dit heeft niet alleen een goede remwerking, maar zet ook kinetische energie om in elektrische energie, die aan het net kan worden geleverd om energie terug te winnen, waarmee twee vliegen in één klap worden geslagen. Uiteraard is hiervoor een energieterugkoppelingseenheid voor automatische regeling vereist. Bovendien moet het energiefeedbackcircuit ook AC- en DC-reactoren, weerstand-capaciteit-absorbers, elektronische schakelaars, etc. bevatten.
Zoals bekend is het bruggelijkrichtercircuit van algemene frequentieomvormers driefasig en onregelbaar, waardoor er geen bidirectionele energieoverdracht tussen het gelijkstroomcircuit en de voeding mogelijk is. De meest effectieve manier om dit probleem op te lossen, is door gebruik te maken van actieve invertertechnologie. Het gelijkrichtergedeelte maakt gebruik van een omkeerbare gelijkrichter, ook wel bekend als netomvormer. Door de netomvormer aan te sturen, wordt de geregenereerde elektrische energie omgezet in wisselstroom met dezelfde frequentie, fase en frequentie als het net, en teruggevoerd naar het net om te remmen. Voorheen maakten actieve inverterunits voornamelijk gebruik van thyristorcircuits, die alleen veilig feedback kunnen uitvoeren bij een stabiele, storingsvrije netspanning (netspanningsfluctuaties van maximaal 10%). Dit type circuit kan alleen veilig feedback van de inverter uitvoeren bij een stabiele, storingsvrije netspanning (met netspanningsfluctuaties van maximaal 10%). Omdat tijdens het remmen op elektriciteitsopwekking, als de remtijd van de netspanning langer is dan 2 ms, commutatiefouten kunnen optreden en componenten beschadigd kunnen raken. Bovendien heeft deze methode bij diepe regeling een lage vermogensfactor, een hoog harmonisch gehalte en overlappende commutatie, wat vervorming van de spanningsgolfvorm van het elektriciteitsnet veroorzaakt. Tegelijkertijd wordt de complexiteit en de hoge kosten onder controle gehouden. Met de praktische toepassing van volledig gecontroleerde apparaten zijn choppergestuurde omkeerbare omvormers ontwikkeld die gebruikmaken van PWM-regeling. Op deze manier is de structuur van de netzijdige omvormer volledig gelijk aan die van de omvormer die beide gebruikmaken van PWM-regeling.
Uit bovenstaande analyse blijkt dat het voor het daadwerkelijk bereiken van energieterugkoppeling van de omvormer essentieel is om de netzijdige omvormer te regelen. De volgende tekst richt zich op het regelalgoritme van de netzijdige omvormer met behulp van volledig aangestuurde apparaten en een PWM-regelmethode.
Feedback-remkarakteristieken
Strikt genomen kan de netomvormer niet simpelweg een "gelijkrichter" worden genoemd, omdat hij zowel als gelijkrichter als omvormer kan functioneren. Door het gebruik van zelfuitschakelende apparaten kunnen de grootte en fase van de wisselstroom worden geregeld via een geschikte PWM-modus, waardoor de ingangsstroom een sinusgolf benadert en de vermogensfactor van het systeem altijd 1 benadert. Wanneer het regeneratieve vermogen dat door de motorrem door deceleratie van de motor wordt teruggevoerd, de gelijkspanning verhoogt, kan de fase van de wisselstroom worden omgedraaid ten opzichte van de fase van de voedingsspanning om regeneratieve werking te bereiken. Het regeneratieve vermogen kan vervolgens worden teruggevoerd naar het wisselstroomnet, terwijl het systeem de gelijkspanning nog steeds op de gegeven waarde kan handhaven. In dit geval werkt de netomvormer in een actieve omvormertoestand. Dit maakt het eenvoudig om een bidirectionele stroomstroom te bereiken en heeft een snelle dynamische responstijd. Tegelijkertijd stelt deze topologiestructuur het systeem in staat om de uitwisseling van reactief en actief vermogen tussen de wissel- en gelijkstroomzijde volledig te regelen, met een efficiëntie tot 97% en aanzienlijke economische voordelen. Het warmteverlies bedraagt 1% van het energieverbruik bij het remmen en het vervuilt het elektriciteitsnet niet. De vermogensfactor is ongeveer 1, wat milieuvriendelijk is. Feedbackremmen kan daarom op grote schaal worden gebruikt voor energiebesparende toepassingen in scenario's met energiefeedbackremmen van PWM AC-transmissie, met name in situaties waar frequent remmen vereist is. Het vermogen van de elektromotor is ook hoog en het energiebesparende effect is aanzienlijk. Afhankelijk van de bedrijfsomstandigheden bedraagt het gemiddelde energiebesparende effect ongeveer 20%.