I kraft- og elektroindustrien brukes frekvensomformere hovedsakelig til energisparing og forbedring av produksjonsprosesser. Som energisparende og hastighetsregulerende enheter for motorer er de mye brukt innen metallurgi, kraft, vannforsyning, petroleum, kjemikalier, kull og andre felt. Kjernen i energitilbakekoblingsenheten til frekvensomformeren er aktiv inversjon. Implementeringsmetoden for energitilbakekoblingsenheten til den generelle frekvensomformeren er å mate den regenererte energien inn i nettet via antiparallelle trefaseomformere ved den ukontrollerte likeretteren i fortrinnet til den generelle frekvensomformeren. Hovedkretsen til energitilbakekoblingsenheten består hovedsakelig av en omformerbro bestående av tyristorer, IGBT-er, IPM-moduler og noen perifere kretser.
Utgangsenden av inverterbroen er koblet til inngangsterminalene R, S og T på frekvensomformeren gjennom tre drosselspoler, og inngangsenden er koblet til den positive terminalen på DC-siden av den universelle frekvensomformeren gjennom en isolasjonsdiode for å sikre ensrettet strøm av energi i retning av "frekvensomformerens aktive inverterbronett". Funksjonen til en drosselspole er å balansere spenningsforskjell, begrense strøm og filtrere, og spiller en nøkkelrolle i tilbakekoblingen av regenerativ energi til strømnettet.
Systemets arbeidsprosess er som følger: Når motoren går, fungerer ikke den aktive inverterenheten, og inverterbryterrørene er blokkert og i av-tilstand. Når motoren er i en regenerativ kraftgenereringstilstand, mates energi tilbake til nettet av motoren, og den aktive inverterenheten må startes for å fungere.
Aktiveringen av den aktive inverterenheten under energitilbakekobling styres av størrelsen på likestrømsspenningen Ud på frekvensomformeren. Grunnlaget er at når motoren er i elektrisk tilstand, forblir likestrømsspenningen på frekvensomformeren i hovedsak konstant. Når motoren er i en genererende bremsetilstand, lader den regenerative energien fra vekselstrømsmotoren energilagringskondensatoren i den midtre likestrømskoblingen på frekvensomformeren, noe som fører til at likestrømsbusspenningen stiger. Så lenge størrelsen på Ud detekteres, kan motorens tilstand bestemmes, og den aktive inverterenheten kan styres for å oppnå energitilbakekobling.
Når energien mates tilbake til likestrømssiden av motoren, noe som fører til at likestrømsbusspenningen overstiger toppspenningen til strømnettet, vil likeretterbroen til universalfrekvensomformeren slå seg av på grunn av reversspenningen. Når likestrømsbusspenningen fortsetter å stige og overstiger den aktive omformerens startspenning, begynner omformeren å arbeide og mater energi tilbake til nettet fra likestrømssiden. Når likestrømsbusspenningen faller til omformerens driftsspenning, slås den aktive omformeren av.
Ved å bruke en aktiv inverter til å tilbakekoble den regenerative energien som genereres under motorretardasjon og bremsing til strømnettet, kan en universalfrekvensomformer overvinne den lave effektiviteten og vanskeligheten med å oppfylle kravene til rask bremsing og hyppig rotasjon forover/bakover forårsaket av tradisjonell bruk av bremsemotstander, slik at universalfrekvensomformeren kan operere i fire kvadranter.
1) Energitilbakemeldingskontrollsystem
Et komplett energitilbakekoblingssystem bør oppfylle kontrollbetingelsene for fase, spenning, strøm osv., noe som krever at tilbakekoblingsprosessen må synkroniseres med nettfasen, og den aktive omformerenheten bør bare startes når DC-busspenningen overstiger en viss verdi. Systemet bør kunne kontrollere størrelsen på tilbakekoblingsstrømmen, og dermed kontrollere motorens bremsemoment og oppnå presis bremsing.
2) To typer universelle frekvensomformer-energitilbakemeldingsenheter
Tidligere bestod hovedkretsen til energitilbakekoblingsenheter hovedsakelig av tyristorer og IGBT-er. I de senere årene har noen nye typer energitilbakekoblingsenheter også brukt intelligente moduler som IPM for å forenkle systemstrukturen til energitilbakekoblingsenheter.
(1) Tyristor-energitilbakekoblingsenhet:
Hovedkretsen for energitilbakekobling består av tyristorkomponenter, som også er en tidlig energitilbakekoblingsenhet. Den brukes ikke bare i frekvensomformere, men også i bremsing av noen reversible likestrømshastighetskontrollsystemer.
① Forovergående arbeidstilstand for universalfrekvensomformer: Når motoren er i elektrisk tilstand, er likeretteren til frekvensomformeren i drift, mens tyristorenheten i energitilbakekoblingsenheten ikke er trigget og er i avstengt tilstand, og likeretteren arbeider i forovergående retning. Den styrbare inverterdelen av inverteren er trigget til å fungere, den ustyrbare reverslikeretterdelen er i avstengt tilstand, og inverteren er i forovergående drift.
② Omvendt driftstilstand for universalfrekvensomformer: Når motoren er i genererende tilstand, er likeretteren til frekvensomformeren i avstengt tilstand, og tyristorenhetene i energitilbakekoblingsenheten trigges til å fungere. Den styrbare inverterdelen av inverteren trigges fortsatt til å fungere, den ustyrbare reverserte likeretterdelen er i driftstilstand, og inverteren arbeider i revers.
(2) IGBT-energitilbakemeldingsenhet:
Hovedkretsen for energitilbakekobling består av IGBT-enheter, som oftest brukes i generelle frekvensomformere. Friløpsdioden integrert med IGBT-enheter kan ikke brukes som likeretterenhet på grunn av begrensningen til isolasjonsdioden koblet til likestrømssiden. Kostnaden bør være høyere enn for tyristorenergitilbakekoblingsenheten.
① Fremovergående arbeidstilstand for universalfrekvensomformeren: Når motoren er i elektrisk tilstand, er likeretteren i frekvensomformeren i drift, mens IGBT-enheten i energitilbakekoblingsenheten ikke er utløst og er i avstengt tilstand, og likeretteren arbeider i fremoverretning. IGBT-enhetene i omformeren er utløst, og den ukontrollerte reverslikeretterdelen er i avstengt tilstand, mens omformeren er i fremoverdrift.
② Omvendt driftstilstand for universalfrekvensomformer: Når motoren er i genererende tilstand, er likeretteren til frekvensomformeren i avstengt tilstand, og IGBT-enheten i energitilbakekoblingsenheten trigges til å fungere. IGBT-enhetene i omformeren trigges fortsatt til å fungere, og den ukontrollerte reverslikeretteringsdelen er i drift, noe som får omformeren til å jobbe i revers.