Режим обратной связи по энергии позволяет возвращать энергию в сеть, преобразуя возобновляемую электроэнергию, вырабатываемую при торможении двигателя, в переменный ток той же частоты, что и сеть, вместо того, чтобы потреблять энергию через резисторы. Основные процессы включают:
Преобразование энергии: В режиме выработки электроэнергии электродвигателем обмотка статора генерирует обратный индукционный ток, который после выпрямления инвертором увеличивает напряжение шины постоянного тока.
Обратное управление: когда напряжение на материнской плате превышает пороговое значение (например, в 1,2 раза больше действующего значения напряжения сети), управляемый трансформатор (например, IGBT) переключается в активное инвертированное состояние, преобразуя постоянный ток в переменный ток электросети.
Синхронная регулировка: схема управления определяет напряжение, частоту и фазу сети в реальном времени, чтобы гарантировать синхронизацию тока обратной связи с сетью и избежать гармонических искажений.
Ключевые компоненты и функции
Модуль питания
Он состоит из IGBT, который управляет направлением потока энергии посредством ШИМ-модуляции для достижения выпрямления и переключения режима реверса.
Необходимо выдерживать высоковольтные удары, например, преобразователь частоты силового лифта, использующий четырехквадрантные модули для поддержки двунаправленного потока энергии.
Фильтрующая схема
Гармонические колебания высокого уровня, возникающие в процессе реверсирования, отфильтровываются, как правило, с помощью LC-цепей, чтобы гарантировать соответствие качества обратной связи стандартам сети.
Цепь управления
Динамически регулируйте угол срабатывания инвертора для поддержания стабильности напряжения материнской платы (например, автоматически уменьшая мощность обратной связи при колебаниях напряжения сети).
Типичные сценарии применения
Подъемное оборудование: При разгрузке тяжелых грузов двигатель вырабатывает электроэнергию, а блок обратной связи может рекуперировать более 80% возобновляемой энергии.
Лифтовая система: Четырехквадрантные преобразователи частоты обеспечивают экономию энергии за счет торможения с обратной связью, например, модульной выпрямительной конструкции силового лифта.
Железнодорожные перевозки: высокая мощность обратной связи при торможении поезда, необходима поддержка совместимости с сетью.
Сравнение энергозатратного торможения и торможения с обратной связью
Характеристики Потребление энергии Обратная связь по энергии торможения
Энергия для резистора Потребление тепла Обратная связь для повторного использования в сети
Низкая эффективность (потери энергии) Высокая (экономия энергии до 30%)
Низкая стоимость (требуется только тормозное сопротивление) Высокая стоимость (требуется сложное управление обратным ходом)
Применимая мощность Малая и средняя мощность (<100 кВт) Высокая мощность (>100 кВт)
Технические проблемы и решения
Совместимость с сеткой
Необходимо определить диапазон колебаний напряжения сети (например, ± 20%), чтобы избежать влияния тока обратной связи на сеть.
Подавление гармоник
Уменьшите коэффициент гармонических искажений (THD) до <5% с помощью многоступенчатой фильтрации (например, активной фильтрации LC+).
Динамический ответ
Схема управления должна завершить переключение режима в течение 10 мс, чтобы предотвратить перенапряжение на линии шины.