در سالهای اخیر، با توسعه عصر صنعتی، کاربرد فناوری بازخورد انرژی بیش از پیش رایج شده است. در آسانسورها، بالابرهای معدن، جرثقیلهای بندری، سانتریفیوژهای کارخانهها، پمپهای میدان نفتی و بسیاری از موارد دیگر، با تغییراتی در پتانسیل بار و انرژی جنبشی همراه خواهد بود. به عنوان مثال، هنگام تخلیه مکانیکی کالاهای سنگین توسط بالابرها، جرثقیلها و سایر تجهیزات سانتریفیوژ، انرژی کاهش مییابد و هنگامی که تجهیزات سانتریفیوژ از کار میافتند، انرژی جنبشی نیز کاهش مییابد. طبق قانون پایستگی انرژی، میدانیم که انرژی از هوا ناپدید نمیشود، پس این بخش از انرژی کجا رفته است؟ پاسخ این است که توسط موتور به برق تجدیدپذیر تبدیل میشود. در واقع، در تجهیزاتی که از کنترل فرکانس متغیر استفاده میکنند، این بخش از برق معمولاً با تبدیل مقاومت ترمز به گرما هدر میرود.
اگر دستگاهی وجود داشته باشد که از این بخش از برق تجدیدپذیر برای بازگشت به شبکه استفاده کند، میتواند این بخش از برق را ذخیره کند و در مصرف انرژی صرفهجویی کند. دستگاه بازخورد انرژی چنین محصولی است. این دستگاه از فناوری تبدیل الکترونیک قدرت استفاده میکند و نقش اصلی آن استفاده از برق تجدیدپذیر تولید شده توسط تجهیزات فوق در فرآیند بهرهبرداری و تبدیل آن به برق AC سنکرون به شبکه است تا در مصرف برق صرفهجویی کند.
در سیستم کنترل فرکانس سنتی متشکل از اینورترهای فرکانس عمومی، موتورهای آسنکرون و بارهای مکانیکی، هنگامی که بار انرژی بیت رانده شده توسط موتور تخلیه میشود، موتور ممکن است در حالت ترمز تولید توان احیاکننده باشد؛ یا هنگامی که موتور از سرعت بالا به سرعت پایین (از جمله توقف) کند میشود، فرکانس ممکن است افت کند، اما به دلیل اینرسی مکانیکی موتور، موتور ممکن است در حالت تولید توان احیاکننده باشد و انرژی مکانیکی ذخیره شده در سیستم انتقال توسط موتور به برق تبدیل میشود که از طریق شش دیود جریان مداوم اینورتر به مدار DC اینورتر بازگردانده میشود.
در مبدلهای فرکانس عمومی، دو روش رایج برای پردازش انرژی تجدیدپذیر وجود دارد:
(1) در "مقاومت ترمز" به موازات خازنی که به صورت مصنوعی در مدار DC قرار داده شده است، به نام حالت ترمز دینامیکی، تلف میشود.
(2) برای بازگشت به شبکه، به آن حالت ترمز بازخوردی (که به عنوان حالت ترمز احیاکننده نیز شناخته میشود) گفته میشود. همچنین یک روش ترمز، یعنی ترمز DC، وجود دارد که میتواند در شرایطی که نیاز به پارک دقیق یا چرخش نامنظم ترمز موتور قبل از شروع به کار به دلیل عوامل خارجی است، مورد استفاده قرار گیرد.
ترمز انرژی
استفاده از مقاومت ترمز تنظیمشده در مدار DC برای جذب برق تجدیدپذیر موتور، ترمز مصرف انرژی نامیده میشود. مزایای آن ساخت ساده، عدم آلودگی شبکه (در مقایسه با تولید فیدبک) و هزینه کم است. عیب آن راندمان عملیاتی پایین است، به خصوص زمانی که ترمز مکرر انرژی زیادی مصرف میکند و ظرفیت مقاومت ترمز افزایش مییابد.
به طور کلی، در مبدل فرکانس عمومی، مبدل فرکانس توان کوچک (زیر 22 کیلووات) دارای یک واحد ترمز داخلی است و فقط نیاز به اضافه کردن مقاومت ترمز دارد. مبدل فرکانس توان بالا (بالای 22 کیلووات) به یک واحد ترمز خارجی و مقاومت ترمز نیاز دارد.
ترمز بازخورد
برای دستیابی به ترمز فیدبک انرژی، به کنترل ولتاژ و فرکانس و فاز، کنترل جریان فیدبک و سایر شرایط نیاز است. این کار با استفاده از فناوری معکوسسازی فعال انجام میشود تا برق تجدیدپذیر ورودی به شبکه را با همان فرکانس و فاز، برق AC به شبکه برگردانده و در نتیجه ترمزگیری محقق شود.
مزیت ترمز فیدبک این است که میتواند چهار ربع را بچرخاند و فیدبک انرژی الکتریکی، راندمان سیستم را بهبود میبخشد. معایب آن عبارتند از:
(1) این روش ترمز فیدبک فقط میتواند تحت ولتاژ شبکه پایدار که به راحتی از کار نمیافتد (نوسان ولتاژ شبکه بیشتر از 10٪ نباشد) استفاده شود. زیرا وقتی ترمز تولید برق در حال کار است، زمان خرابی ولتاژ شبکه بیشتر از 2 میلیثانیه است، ممکن است خرابی تغییر فاز رخ دهد و به دستگاه آسیب برساند.
(2) در بازخورد، آلودگی هارمونیکی برای شبکه وجود دارد.
(3) کنترل پیچیده، هزینه بالا.
با پیشرفت سریع تحقیقات و کاربرد مبدلهای فرکانس در داخل و خارج از کشور، به ویژه مبدلهای فرکانس جهانی که به طور گسترده در تولید صنعتی مورد استفاده قرار گرفتهاند، فناوری بازخورد انرژی بیشتر و بیشتر مورد استفاده مجدد قرار خواهد گرفت.