Поставщик блока обратной связи напоминает, что большинство обычных преобразователей частоты используют диодные выпрямительные мосты для преобразования переменного тока в постоянный, а затем используют технологию инвертора IGBT для преобразования постоянного тока в переменный с регулируемым напряжением и частотой для управления двигателями переменного тока. Этот тип преобразователя частоты может работать только в электрическом режиме, поэтому он называется двухквадрантным преобразователем частоты. Из-за использования диодного выпрямительного моста в двухквадрантном преобразователе частоты невозможно добиться двунаправленного потока энергии, поэтому невозможно вернуть энергию из системы обратной связи двигателя в энергосеть. В некоторых приложениях, где электродвигателям требуется обратная связь энергии, таких как лифты, подъемники, центрифуги и насосные агрегаты, можно добавить только блок резистивного торможения к двухквадрантному преобразователю частоты для потребления энергии обратной связи от электродвигателя. Кроме того, диодные выпрямительные мосты могут вызывать серьезное гармоническое загрязнение энергосети.
Силовые модули на основе IGBT обеспечивают двунаправленный поток энергии. При использовании IGBT в качестве выпрямительного моста для формирования управляющих импульсов SVPWM используется высокоскоростной и мощный цифровой сигнальный процессор (ЦСП). С одной стороны, это позволяет регулировать входной коэффициент мощности, устранять гармонические искажения в электросети и делает инвертор по-настоящему «экологичным». С другой стороны, энергия, вырабатываемая электродвигателем в цепи обратной связи, может быть возвращена в электросеть, что обеспечивает энергосберегающий эффект.
Для одного только двигателя так называемые четыре квадранта относятся к его механической характеристике, которая может работать во всех четырех квадрантах на математической оси. Первый квадрант находится в прямом электрическом состоянии, второй квадрант - в состоянии торможения с обратной связью, третий квадрант - в обратном электрическом состоянии, а четвертый квадрант - в состоянии обратного торможения. Преобразователь частоты, который может управлять двигателем в четырех квадрантах, называется четырехквадрантным преобразователем частоты. Проще говоря, двухквадрантный обычный преобразователь частоты может приводить двигатель в движение только вперед или назад. Работать в квадрантах один и три. Кинетическая энергия, генерируемая при холостом ходе электродвигателя, может быть только потрачена впустую. Четырехквадрантный преобразователь частоты (относится к торможению электродвигателя) может не только вращать двигатель как в прямом, так и в обратном направлении, но и преобразовывать кинетическую энергию двигателя на холостом ходу в электрическую энергию и возвращать ее в электросеть. Заставить электродвигатель работать в режиме генератора. Чаще всего используется в ситуациях улучшения.
Четырехквадрантный преобразователь частоты отвечает различным требованиям промышленного применения, особенно подходит для нагрузок с высокой инерционной энергией, таких как подъемное оборудование. Оборудование имеет большой момент инерции вращения (GD) и относится к системам с повторяющимся кратковременным режимом работы. Замедление с высокой скорости на низкую происходит быстро, а время торможения короткое, что требует мощного тормозного эффекта или длительного интенсивного электрического торможения. Для повышения энергосберегающего эффекта и снижения потерь энергии в процессе торможения энергия торможения рекуперируется и возвращается в электросеть, что обеспечивает энергосбережение и защиту окружающей среды.
Типичное применение четырехквадрантного преобразователя частоты — в ситуациях с потенциальными характеристиками нагрузки, таких как лифты, локомотивная тяга, нефтепромысловые буксировочные машины, центрифуги и т. д. В некоторых мощных приложениях четырехквадрантный преобразователь частоты также требуется для снижения гармонических помех в электросети.
Преимущества четырехквадрантного преобразователя частоты
1. По сравнению с обычными двухквадрантными преобразователями частоты, он более энергоэффективен. Четырехквадрантный преобразователь частоты использует IGBT-модули в качестве выпрямителей для обеспечения двунаправленного потока энергии. Без необходимости использования внешних устройств он может возвращать рекуперированную энергию в электросеть, обеспечивая энергосбережение.
2. Снижение гармонических составляющих тока в сети и достижение коэффициента мощности, близкого к 1, при полной нагрузке. Обычные преобразователи частоты, благодаря использованию диодного выпрямителя, генерируют значительную долю гармонических составляющих, что приводит к серьёзному загрязнению электросети, мешает нормальной работе другого оборудования и даже может привести к повреждению других устройств. Четырехквадрантный векторный преобразователь частоты использует модули IGBT в качестве выпрямителей и генерирует управляющие импульсы ШИМ с помощью высокоскоростного и высокопроизводительного цифрового сигнального процессора (ЦСП), который может регулировать коэффициент мощности и устранять гармонические составляющие в электросети, что делает преобразователь частоты по-настоящему «экологичным продуктом».