تأمینکننده واحد فیدبک به شما یادآوری میکند که اکثر مبدلهای فرکانس معمولی از پلهای یکسوساز دیودی برای تبدیل توان AC به DC استفاده میکنند و سپس با استفاده از فناوری اینورتر IGBT، توان DC را با ولتاژ و فرکانس قابل تنظیم به توان AC تبدیل میکنند تا موتورهای AC را کنترل کنند. این نوع مبدل فرکانس فقط میتواند در حالت الکتریکی کار کند، بنابراین مبدل فرکانس دو ربعی نامیده میشود. به دلیل استفاده از پل یکسوساز دیودی در مبدل فرکانس دو ربعی، دستیابی به جریان انرژی دو طرفه غیرممکن است، بنابراین بازگشت انرژی از سیستم فیدبک موتور به شبکه برق امکانپذیر نیست. در برخی از کاربردها که موتورهای الکتریکی نیاز به فیدبک انرژی دارند، مانند آسانسورها، بالابرها، سیستمهای سانتریفیوژ و واحدهای پمپاژ، فقط میتوان یک واحد ترمز مقاومتی به مبدل فرکانس دو ربعی اضافه کرد تا انرژی فیدبک از موتور الکتریکی را مصرف کند. علاوه بر این، پلهای یکسوساز دیودی میتوانند باعث آلودگی هارمونیکی جدی در شبکه برق شوند.
ماژولهای قدرت IGBT میتوانند جریان انرژی دو طرفه را فراهم کنند. اگر IGBT به عنوان پل یکسوساز استفاده شود، از DSP با سرعت و توان محاسباتی بالا برای تولید پالسهای کنترل SVPWM استفاده میشود. از یک طرف، میتواند ضریب توان ورودی را تنظیم کند، آلودگی هارمونیک را به شبکه برق حذف کند و اینورتر را واقعاً به یک "محصول سبز" تبدیل کند. از طرف دیگر، انرژی تولید شده توسط بازخورد موتور الکتریکی را میتوان به شبکه برق بازگرداند و به اثرات صرفهجویی در انرژی دست یافت.
برای یک موتور به تنهایی، اصطلاح چهار ربع به منحنی مشخصه مکانیکی آن اشاره دارد که میتواند در هر چهار ربع روی محور ریاضی کار کند. ربع اول در حالت الکتریکی رو به جلو، ربع دوم در حالت ترمز بازخورد، ربع سوم در حالت الکتریکی معکوس و ربع چهارم در حالت ترمز معکوس است. مبدل فرکانسی که میتواند موتور را در چهار ربع به کار اندازد، مبدل فرکانس چهار ربع نامیده میشود. به عبارت ساده، یک مبدل فرکانس معمولی دو ربعی فقط میتواند موتور را به سمت جلو یا عقب بچرخاند. در ربعهای یک و سه کار کند. انرژی جنبشی تولید شده هنگام بیکار بودن موتور الکتریکی فقط میتواند هدر رود. مبدل فرکانس چهار ربعی (اشاره به ترمز یک موتور الکتریکی) نه تنها میتواند موتور را در دو جهت رو به جلو و معکوس به حرکت درآورد، بلکه انرژی جنبشی موتور را هنگام بیکار بودن به انرژی الکتریکی تبدیل کرده و آن را به شبکه برق بازگرداند. باعث میشود موتور الکتریکی در حالت ژنراتور کار کند. بیشتر در موقعیتهای بهبود استفاده میشود.
مبدل فرکانس چهار ربعی، الزامات مختلف کاربردهای صنعتی را برآورده میکند، به ویژه برای بارهای با انرژی پتانسیل اینرسی بالا مانند تجهیزات بالابری مناسب است. این تجهیزات دارای GD اینرسی چرخشی بزرگی هستند و به سیستم کار مداوم کوتاه مدت و مکرر تعلق دارند. کاهش سرعت از سرعت بالا به سرعت پایین زیاد است و زمان ترمز کوتاه است، که نیاز به اثر ترمز قوی یا ترمز الکتریکی سنگین طولانی مدت دارد. به منظور بهبود اثر صرفه جویی در انرژی و کاهش اتلاف انرژی در طول فرآیند ترمز، انرژی کاهش سرعت بازیابی و به شبکه برق تغذیه میشود و به اثرات صرفه جویی در انرژی و حفاظت از محیط زیست دست مییابد.
کاربرد معمول مبدل فرکانس چهار ربعی در موقعیتهایی با ویژگیهای بار بالقوه مانند آسانسورها، کشش لوکوموتیو، ماشینهای یدککشی میدان نفتی، سانتریفیوژها و غیره است. در برخی از کاربردهای توان بالا، یک مبدل فرکانس چهار ربعی نیز برای کاهش آلودگی هارمونیک به شبکه برق مورد نیاز است.
مزایای مبدل فرکانس چهار ربعی
۱. در مقایسه با مبدلهای فرکانس دو ربعی معمولی، از نظر انرژی کارآمدتر است؛ مبدل فرکانس چهار ربعی از ماژولهای IGBT به عنوان دستگاههای یکسوساز برای دستیابی به جریان انرژی دو طرفه استفاده میکند. بدون نیاز به هیچ دستگاه خارجی، میتواند انرژی بازیابی شده را به شبکه برق بازگرداند و به عملکرد صرفهجویی در انرژی دست یابد.
۲. کاهش جریان هارمونیک در سمت شبکه و دستیابی به ضریب توان نزدیک به ۱ در بار کامل؛ مبدلهای فرکانس معمولی، به دلیل استفاده از یکسوسازی دیودی، بخش قابل توجهی از اجزای هارمونیک تولید میکنند که باعث آلودگی جدی شبکه برق، تداخل با عملکرد عادی سایر تجهیزات و حتی آسیب به سایر دستگاهها میشود. مبدل فرکانس برداری چهار ربعی از ماژولهای IGBT به عنوان دستگاههای یکسوساز استفاده میکند و پالسهای کنترل PWM را با DSP با سرعت و توان محاسباتی بالا تولید میکند که میتواند ضریب توان را تنظیم کرده و آلودگی هارمونیک شبکه برق را از بین ببرد و مبدل فرکانس را واقعاً به یک "محصول سبز" تبدیل کند.