Leverandører av energitilbakemeldingsenheter for frekvensomformere minner om at enkel energiforbruksbremsing for tiden er mye brukt i AC-frekvensomformingshastighetskontrollsystemer, noe som har ulemper som sløsing med elektrisk energi, kraftig motstandsoppvarming og dårlig rask bremseevne. Når asynkronmotorer bremser ofte, er tilbakemeldingsbremsing en svært effektiv energisparende metode, og den unngår skade på miljøet og utstyr under bremsing. Tilfredsstillende resultater er oppnådd i bransjer som elektriske lokomotiver og oljeutvinning. Med den kontinuerlige fremveksten av nye kraftelektroniske enheter, økende kostnadseffektivitet og folks bevissthet om energisparing og forbruksreduksjon, finnes det et bredt spekter av bruksområder.
Energitilbakekoblingsbremseinnretningen er spesielt egnet for situasjoner der motoreffekten er stor, for eksempel større enn eller lik 100 kW, utstyrets treghetsmoment gd2 er stort, og den tilhører det gjentatte kortsiktige kontinuerlige arbeidssystemet. Reduksjonen av retardasjon fra høy hastighet til lav hastighet er stor, bremsetiden er kort, og det kreves kraftig bremsing. For å forbedre energisparingseffekten og redusere energitapet under bremseprosessen, er det også nødvendig å gjenvinne retardasjonsenergien og tilbakeføre den til strømnettet for å oppnå energisparingseffekt.
Prinsipp for tilbakekoblingsbremsing
I det variable frekvenshastighetsreguleringssystemet oppnås retardasjon og stopp av motoren ved gradvis å redusere frekvensen. I det øyeblikket frekvensen synker, synker motorens synkrone hastighet tilsvarende. På grunn av mekanisk treghet forblir imidlertid motorens rotorhastighet uendret, og hastighetsendringen har en viss tidsforsinkelse. På dette tidspunktet vil den faktiske hastigheten være større enn den gitte hastigheten, noe som resulterer i en situasjon der motorens motelektromotoriske kraft e er høyere enn DC-terminalspenningen u på frekvensomformeren, det vil si e > u. På dette tidspunktet blir den elektriske motoren en generator, som ikke bare ikke trenger strømforsyning fra nettet, men også kan sende strøm til nettet. Dette har ikke bare en god bremseeffekt, men omdanner også kinetisk energi til elektrisk energi, som kan sendes til nettet for å gjenvinne energi, og dermed slå to fluer i en smekk. Selvfølgelig må det være en energitilbakekoblingsenhet for automatisk kontroll for å oppnå dette. I tillegg bør energitilbakekoblingskretsen også inkludere AC- og DC-reaktorer, motstandskapasitansabsorbenter, elektroniske brytere, etc.
Som kjent er brolikeretterkretsen til generelle frekvensomformere trefase ukontrollerbar, så det er umulig å oppnå toveis energioverføring mellom likestrømskretsen og strømforsyningen. Den effektive løsningen på dette problemet er å bruke aktiv inverterteknologi, og likeretterdelen bruker en reversibel likeretter, også kjent som nettsideomformer. Ved å styre nettsideomformeren inverteres den regenererte elektriske energien til vekselstrøm med samme frekvens, fase og frekvens som nettet, og mates tilbake til nettet for å oppnå bremsing. Tidligere brukte aktive inverterenheter hovedsakelig tyristorkretser, som bare trygt kunne utføre tilbakekoblingsdrift under stabil nettspenning som ikke er utsatt for feil (nettspenningsfluktuasjoner som ikke overstiger 10 %). Denne typen krets kan bare trygt utføre tilbakekoblingsdrift av omformeren under stabil nettspenning som ikke er utsatt for feil (med nettspenningsfluktuasjoner som ikke overstiger 10 %). Fordi under kraftgenereringsbremsing, hvis nettspenningsbremsetiden er større enn 2 ms, kan det oppstå kommutasjonsfeil og komponenter kan bli skadet. I tillegg har denne metoden lav effektfaktor, høyt harmonisk innhold og overlappende kommutering under dyp kontroll, noe som vil føre til forvrengning av strømnettets spenningsbølgeform. Samtidig er kontrollen kompleks og kostnadene høye. Med den praktiske anvendelsen av fullstyrte enheter har folk utviklet chopperstyrte reversible omformere som bruker PWM-kontroll. På denne måten er strukturen til nettsidens inverter fullstendig den samme som inverterens, begge bruker PWM-kontroll.
Fra analysen ovenfor kan det sees at for å virkelig oppnå energitilbakekoblingsbremsing av omformeren, er nøkkelen å kontrollere nettsidens omformer. Følgende tekst fokuserer på kontrollalgoritmen til nettsidens omformer ved hjelp av fullt kontrollerte enheter og PWM-kontrollmetode.
kontrollalgoritme
Kontrollalgoritmen for nettsideinvertere bruker vanligvis en vektorkontrollalgoritme, der vdc, v * dc og △ vdc representerer henholdsvis den målte verdien, gitte verdien og kontrollfeilen til DC-busspenningen; id, i*d, Δ id representerer den målte verdien, gitte verdien og kontrollfeilen til d-aksen til nettsideinverteren; iq, i*q, Δ iq representerer den målte verdien, gitte verdien og kontrollfeilen til q-aksestrømmen til nettsideomformeren; Δ v * d, v * d og v * q representerer henholdsvis d-aksens utgangsspenningsavvikssettpunkt, d-aksens utgangsspenningssettpunkt og q-aksens utgangsspenningssettpunkt for nettsideinverteren; EABC, V * ABC og IABC representerer henholdsvis de øyeblikkelige gitte verdiene for nettpotensial, nettsideomformerens utgangsspenning og trefase øyeblikkelige verdier for utgangsstrømmen; f.eks. φ representerer henholdsvis amplituden og fasen til nettpotensialet.
Vektorkontrollalgoritmen beregner differansen mellom den målte DC-busspenningen og den gitte verdien, og henter den gitte verdien av d-aksestrømmen gjennom en PI-regulator. Deretter, basert på den målte fasen av nettspenningen, blir den målte utgangsstrømmen fra nettsideinverteren synkront koordinattransformert for å oppnå de målte verdiene for d-aksestrømmen og q-aksestrømmen. Etter pi-justering legges d-akseverdien til amplituden til nettspenningen for å oppnå de gitte verdiene for d-aksespenningen og q-aksespenningen. Etter synkron koordinattransformasjon oppnås utgangen.
Fordelen med denne algoritmen er høy kontrollnøyaktighet og god dynamisk respons; Ulempen er at det er mange koordinattransformasjoner i kontrollalgoritmen, og algoritmen er kompleks og krever høy beregningskraft fra kontrollprosessoren.
Den bruker en PWM-likerettersammensetning for strømsporing. Denne forenklede algoritmen multipliserer direkte d-aksens strømsettpunkt med trefase-sinusreferanseverdien hentet fra den målte nettspenningsfaseoppslagstabellen for å finne settpunktet for trefaseutgangsstrømmen, og utfører deretter en enkel pi-justering for å finne settpunktet for trefaseutgangsspenningen og sende den ut. På grunn av utelatelsen av koordinattransformasjonsberegninger i denne algoritmen, er beregningskraftkravene for kontrollprosessoren relativt lave. På den annen side, på grunn av egenskapene til selve PI-regulatoren, er det en viss stabil feil i dens kontroll av AC-strømmen, så effektfaktoren til denne algoritmen er lavere enn for standard vektorkontrollalgoritme. Under dynamiske prosesser er fluktuasjonen i DC-busspenningen relativt stor, og sannsynligheten for at DC-busspenning og andre feil oppstår under raske dynamiske prosesser er relativt høy.
Tilbakekoblingsbremseegenskaper
Strengt tatt kan ikke nettsidens inverter bare omtales som en "likeretter" fordi den kan fungere både som en likeretter og en inverter. På grunn av bruken av selvutkoblingsenheter kan størrelsen og fasen til vekselstrømmen kontrolleres gjennom passende PWM-modus, noe som gjør at inngangsstrømmen nærmer seg en sinusbølge og sikrer at systemets effektfaktor alltid nærmer seg 1. Når den regenerative effekten som returneres fra inverteren ved motorens retardasjonsbremsing øker likespenningen, kan fasen til vekselstrøminngangsstrømmen reverseres fra fasen til strømforsyningsspenningen for å oppnå regenerativ drift, og den regenerative effekten kan mates tilbake til vekselstrømnettet, mens systemet fortsatt kan opprettholde likespenningen på den gitte verdien. I dette tilfellet opererer nettsidens inverter i en aktiv invertertilstand. Dette gjør det enkelt å oppnå toveis kraftflyt og har en rask dynamisk responshastighet. Samtidig gjør denne topologistrukturen det mulig for systemet å kontrollere utvekslingen av reaktiv og aktiv effekt mellom vekselstrøm- og likestrømsidene fullt ut, med en effektivitet på opptil 97 % og betydelige økonomiske fordeler. Varmetapet er 1 % av energiforbruket ved bremsing, og det forurenser ikke strømnettet. Effektfaktoren er omtrent 1, noe som er miljøvennlig. Derfor kan tilbakekoblingsbremsing brukes mye for energisparende drift i tilbakekoblingsbremsescenarioer for PWM AC-overføring, spesielt i situasjoner der hyppig bremsing er nødvendig. Effekten til den elektriske motoren er også høy, og energisparingseffekten er betydelig. Avhengig av driftsforholdene er den gjennomsnittlige energisparingseffekten omtrent 20 %. Den eneste ulempen med å implementere tilbakekoblingskontroll er den komplekse strukturen til kontrollsystemet.
Oppsummert kan man se at energitilbakekoblingssystemet har langt bedre fordeler enn energiforbruksbremsing og likestrømsbremsing. Ved å bruke tilbakekoblingsbremsing til å mate regenerert strøm tilbake til nettet, kan man oppnå en effekt av å redusere energiforbruket og spare strømkostnader. I den nåværende situasjonen med strømmangel forårsaket av rask økonomisk utvikling i ulike deler av Kina, har det derfor stor betydning for energisparing å fremme og bruke tilbakekoblingsbremser.