Dodávatelia zariadení spätnej väzby energie pre frekvenčné meniče pripomínajú, že v tradičných systémoch riadenia frekvencie zložených z univerzálnych frekvenčných meničov, asynchrónnych motorov a mechanických záťaží, keď sa zníži potenciálna záťaž prenášaná motorom, motor môže byť v stave regeneratívneho brzdenia; alebo keď motor spomaľuje z vysokej rýchlosti na nízku rýchlosť (vrátane parkovania), frekvencia sa môže náhle znížiť, ale kvôli mechanickej zotrvačnosti motora môže byť v stave regeneratívnej výroby energie. Mechanická energia uložená v prenosovom systéme sa motorom premieňa na elektrickú energiu a cez šesť voľnobežných diód meniča sa odosiela späť do jednosmerného obvodu meniča. V tomto čase je menič v usmernenom stave. V tomto bode, ak sa neprijmú žiadne opatrenia na spotrebu energie vo frekvenčnom meniči, táto energia spôsobí zvýšenie napätia na akumulačnom kondenzátore energie v medziobvode. Ak je brzdenie príliš rýchle alebo mechanická záťaž je zdvíhacia, táto energia môže spôsobiť poškodenie frekvenčného meniča, preto by sme mali zvážiť, ako túto energiu využiť.
Vo všeobecných frekvenčných meničoch existujú dva bežne používané spôsoby spracovania regeneratívnej energie: (1) jej rozptýlenie do „brzdného odporu“ umelo zapojeného paralelne s kondenzátorom v jednosmernom obvode, čo sa nazýva stav výkonového brzdenia; (2) ak sa privádza späť do elektrickej siete, nazýva sa to stav spätnoväzbového brzdenia (tiež známy ako stav regeneratívneho brzdenia). Existuje aj iná metóda brzdenia, a to jednosmerné brzdenie, ktorú možno použiť v situáciách, keď je potrebné presné parkovanie alebo keď sa brzdový motor pred spustením otáča nerovnomerne v dôsledku vonkajších faktorov.
S rozvojom technológie frekvenčnej konverzie má návrh a aplikácia brzdenia s frekvenčným meničom, najmä nová metóda brzdenia „spätnoväzobné brzdenie“, výhody „spätnoväzobného brzdenia“ a vysokej prevádzkovej účinnosti, ako aj výhody „spotreby energie“, ktoré neznečisťuje elektrickú sieť a má vysokú spoľahlivosť.
Spotreba energie pri brzdení
Metóda použitia brzdového odporu zabudovaného v jednosmernom obvode na absorbovanie regeneratívnej elektrickej energie motora sa nazýva brzdenie so spotrebou energie. Výhodou je jednoduchá konštrukcia, žiadne znečistenie elektrickej siete (v porovnaní so spätnoväzobnou reguláciou) a nízke náklady. Nevýhodou je nízka prevádzková účinnosť, najmä pri častom brzdení, čo spotrebuje veľké množstvo energie a zvyšuje kapacitu brzdového odporu.
Vo všeobecnosti sú frekvenčné meniče s nízkym výkonom (pod 22 kW) vybavené vstavanou brzdnou jednotkou, ktorá vyžaduje iba externý brzdný odpor. Frekvenčné meniče s vysokým výkonom (nad 22 kW) vyžadujú externé brzdné jednotky a brzdné odpory.
Spätnoväzobné brzdenie
Na dosiahnutie brzdenia spätnou väzbou energie sú potrebné podmienky, ako je regulácia napätia na rovnakej frekvencii a fáze, regulácia prúdu spätnou väzbou atď. Využíva technológiu aktívneho invertora na invertovanie regenerovanej elektrickej energie na striedavý prúd s rovnakou frekvenciou a fázou ako elektrická sieť a jej vrátenie do siete, čím sa dosiahne brzdenie. Výhodou brzdenia spätnou väzbou je, že spätná väzba elektrickej energie zlepšuje účinnosť systému. Jej nevýhodou je, že: (1) táto metóda brzdenia spätnou väzbou sa môže použiť iba pri stabilnom napätí siete, ktoré nie je náchylné na poruchy (kolísanie napätia siete nepresahuje 10 %). Pretože počas brzdenia generátora energie, ak je čas poruchy napätia v elektrickej sieti dlhší ako 2 ms, môže dôjsť k poruche komutácie a môže dôjsť k poškodeniu komponentov. (2) Počas spätnej väzby dochádza k harmonickému znečisteniu elektrickej siete. (3) Riadenie je zložité a náklady sú vysoké.
Nová metóda brzdenia (brzdenie s kondenzátorovou spätnou väzbou)
Technológia energetickej spätnej väzby využíva IGBT ako usmerňovací mostík a funkčný modul IGBT dokáže dosiahnuť obojsmerný tok energie a zároveň využíva vysokorýchlostné DSP čipy na generovanie PWM riadiacich impulzov. Na jednej strane dokáže spätne preniesť uloženú elektrickú energiu v kondenzátore do elektrickej siete. Na druhej strane je možné upraviť aj vstupný účinník, aby sa eliminovalo harmonické znečistenie elektrickej siete.
Počas spotreby energie generuje DSP usmerňovacej riadiacej jednotky 6 vysokofrekvenčných PWM impulzov na riadenie vedenia a odpojenia 6 IGBT na usmerňovacej strane. Vedenie a odpojenie IGBT spolupracujú s tlmivkami na generovaní sínusového tvaru prúdu, ktorý je konzistentný s fázou vstupného napätia, čím sa eliminujú harmonické generované usmerňovacím mostíkom a eliminuje sa harmonické znečistenie elektrickej siete.
V stave výroby energie sa energia privádza späť do jednosmernej zbernice cez diódu na strane meniča a s jej akumuláciou sa zvyšuje aj napätie na jednosmernej zbernici. Keď prekročí určitú hodnotu, spustí sa časť spätnej väzby energie na strane usmerňovača, ktorá premieňa jednosmerný prúd na striedavý prúd. Po úprave fázy a amplitúdy sa prenáša späť do striedavej siete, čím sa dosahuje úspora energie.