حالت بازخورد انرژی، انرژی را قادر میسازد تا با معکوس کردن برق تجدیدپذیر تولید شده هنگام ترمز موتور به جریان متناوب با فرکانس مشابه شبکه، به جای مصرف انرژی از طریق مقاومتها، به شبکه بازگردانده شود. فرآیندهای اصلی آن عبارتند از:
تبدیل انرژی: در حالت تولید برق موتور الکتریکی، سیمپیچ استاتور جریان القایی معکوس تولید میکند که پس از یکسوسازی توسط اینورتر، ولتاژ باس DC را افزایش میدهد.
کنترل معکوس: هنگامی که ولتاژ مادربرد از آستانه (مثلاً ۱.۲ برابر مقدار مؤثر ولتاژ شبکه) فراتر رود، ترانسفورماتور قابل کنترل (مثلاً IGBT) به حالت معکوس فعال سوئیچ میکند و DC را به AC به شبکه برق معکوس میکند.
تنظیم همزمان: مدار کنترل، ولتاژ، فرکانس و فاز شبکه را به صورت بلادرنگ تشخیص میدهد تا از همزمانی جریان بازخورد با شبکه و جلوگیری از آلودگی هارمونیکی اطمینان حاصل شود.
اجزا و عملکردهای کلیدی
ماژول برق
این شامل IGBT است که جهت جریان انرژی را از طریق مدولاسیون PWM کنترل میکند تا به سوئیچینگ حالت یکسوسازی و معکوسسازی دست یابد.
نیاز به مقاومت در برابر شوکهای ولتاژ بالا، مانند مبدل فرکانس آسانسور قدرت که از چهار ماژول ربع دایرهای برای پشتیبانی از جریان انرژی دو طرفه استفاده میکند.
مدار فیلتر
هارمونیک سطح بالای تولید شده توسط فرآیند معکوس، معمولاً از مدارهای LC فیلتر میشود تا اطمینان حاصل شود که کیفیت بازخورد مطابق با استانداردهای شبکه است.
مدار کنترل
زاویه ماشه اینورتر را به صورت پویا تنظیم کنید تا پایداری ولتاژ مادربرد حفظ شود (مانند کاهش خودکار توان بازخورد هنگام نوسان ولتاژ شبکه).
سناریوهای کاربردی معمول
تجهیزات بالابری: هنگام تخلیه کالاهای سنگین، موتور برق تولید میکند و واحد بازخورد انرژی میتواند بیش از ۸۰٪ انرژی تجدیدپذیر را بازیابی کند.
سیستم آسانسور: مبدلهای فرکانس چهار ربعی از طریق ترمز فیدبک، مانند طراحی یکسوسازی مدولار بالابر برقی، به صرفهجویی در انرژی دست مییابند.
ترافیک ریلی: بازخورد با قدرت بالا هنگام ترمز قطار، نیاز به پشتیبانی سازگاری با شبکه دارد.
مقایسه ترمزگیری با مصرف انرژی و ترمزگیری با فیدبک
ویژگیها مصرف انرژی انرژی ترمز بازخورد
انرژی برای مقاومت در برابر مصرف گرما، بازخورد برای استفاده مجدد از شبکه
راندمان پایین (اتلاف انرژی) راندمان بالا (میزان صرفهجویی در انرژی تا 30%)
هزینه کم (فقط مقاومت ترمز مورد نیاز است) هزینه بالا (کنترل معکوس پیچیده مورد نیاز است)
توان قابل استفاده: توان کم و متوسط (کمتر از ۱۰۰ کیلووات) توان بالا (بیشتر از ۱۰۰ کیلووات)
چالشها و راهحلهای فنی
سازگاری با شبکه
لازم است محدوده نوسان ولتاژ شبکه (مثلاً ± 20%) شناسایی شود تا از تأثیر جریان بازخورد بر شبکه جلوگیری شود.
سرکوب هارمونیک
با استفاده از فیلتر چند مرحلهای (مانند فیلتر فعال LC+)، THD (اعوجاج هارمونیکی کل) را به کمتر از ۵٪ کاهش دهید.
پاسخ دینامیکی
مدار کنترل باید سوئیچ حالت را در عرض 10 میلیثانیه کامل کند تا از اضافه ولتاژ خط باس جلوگیری شود.