Dobavitelj podporne opreme za frekvenčne pretvornike vas opominja, da je v sistemu za krmiljenje hitrosti s frekvenčno pretvorbo osnovna metoda zmanjševanja hitrosti postopno zmanjševanje dane frekvence. Ko je vztrajnost vlečnega sistema velika, zmanjšanje hitrosti motorja ne bo sledilo zmanjšanju hitrosti sinhronega motorja, kar pomeni, da je dejanska hitrost motorja višja od njegove sinhrone hitrosti. V tem času je smer linij magnetnega polja, ki jih prereže navitje rotorja motorja, ravno nasprotna smeri delovanja motorja s konstantno hitrostjo. Smer inducirane elektromotorne sile in toka navitja rotorja je prav tako nasprotna smeri vrtenja motorja, zato motor ustvarja negativni navor. V tem času je motor dejansko generator, sistem pa je v stanju regenerativnega zaviranja. Kinetična energija vlečnega sistema se vrne nazaj na vodilo enosmernega toka frekvenčnega pretvornika, zaradi česar napetost na vodilu enosmernega toka nenehno narašča in celo doseže nevarno raven (kot je poškodba frekvenčnega pretvornika).
1. Pregled zavorne enote
Zavorna enota, znana tudi kot "zavorna enota s specifično porabo energije frekvenčnega pretvornika" ali "enota za povratno zanko s specifično porabo energije frekvenčnega pretvornika", se uporablja predvsem za krmiljenje situacij z velikimi mehanskimi obremenitvami in zahtevami po zelo hitri zavorni hitrosti. Porablja regenerirano električno energijo, ki jo motor ustvari prek zavornega upora, ali pa regenerirano električno energijo vrača v napajanje.
2. Funkcija zavorne enote
Ko se elektromotor hitro ustavi, bo frekvenčnemu pretvorniku vrnil energijo, kar bo povzročilo dvig napetosti enosmernega vodila in celo poškodbo IGBT-ja. Zato je potrebna zavorna enota, ki bo porabljala to energijo za zaščito frekvenčnega pretvornika.
3. Način zaviranja frekvenčnega pretvornika
1. Zavorna sila.
Nanaša se na metodo uporabe zavornega upora, vgrajenega v enosmerni tok, za absorpcijo regenerativne energije motorja.
2. Zaviranje z povratno zanko.
Predvsem so namenjeni tokovnim ali napetostnim frekvenčnim pretvornikom z razsmerniki, nameščenimi v usmerjevalnem delu, pri čemer se regenerativna energija motorja dovaja nazaj v omrežje izmeničnega toka.
3. Večinverterski pogon z deljenim enosmernim vodilom.
Regenerativna energija motorja A se dovaja nazaj v skupno enosmerno vodilo, nato pa jo porabi motor B. Večinverterski pogon z deljenim enosmernim vodilom lahko razdelimo na dve vrsti: deljeno uravnoteženo enosmerno vodilo in deljeno enosmerno vodilo. Metoda deljenega uravnoteženega enosmernega vodila pomeni uporabo priključnih modulov za priključitev na enosmerno vodilo. Priključni modul vključuje reaktorje, varovalke in kontaktorje, ki morajo biti zasnovani ločeno glede na posebne okoliščine. Vsak frekvenčni pretvornik je relativno neodvisen in ga je mogoče po potrebi priključiti ali odklopiti z enosmernega vodila. Metoda deljenega enosmernega vodila pomeni, da se na skupno enosmerno vodilo priključi samo del pretvornika.
4. Zaviranje z enosmernim tokom.
Ko frekvenčni pretvornik dovaja enosmerni tok na stator motorja, je asinhronski motor v stanju zaviranja s porabo energije. V tem primeru je izhodna frekvenca frekvenčnega pretvornika nič in magnetno polje statorja motorja se ne vrti več. Vrteči se rotor preseka to statično magnetno polje in ustvari zavorni navor. Kinetična energija, shranjena v vrtečem se sistemu, se pretvori v električno energijo in porabi v rotorskem vezju elektromotorja.
4. Funkcija zavornega upora
Med procesom zniževanja delovne frekvence bo elektromotor v stanju regenerativnega zaviranja, kinetična energija pogonskega sistema pa se bo vračala v enosmerni tokokrog, zaradi česar se bo enosmerna napetost UD nenehno povečevala in celo dosegla nevarno raven. Zato je treba energijo, ki se regenerira v enosmerni tokokrog, porabiti, da se UD ohrani znotraj dovoljenega območja. Zavorni upor se uporablja za porabo te energije.
Vsak frekvenčni pretvornik ima zavorno enoto (nizka moč je zavorni upor, visoka moč je visokoenergijski tranzistor GTR in njegovo pogonsko vezje), nizkoenergijska je vgrajena, visokoenergijska pa zunanja.
5. Postopek zaviranja zavorne enote in zavornega upora
1. Ko elektromotor zaradi zunanje sile zavira, deluje v generatorskem stanju in proizvaja regenerativno energijo. Trifazna izmenična elektromotorna sila, ki jo generira, se usmeri s trifaznim popolnoma krmiljenim mostom, sestavljenim iz šestih prostotečnih diod v razsmerniškem delu frekvenčnega pretvornika, ki nenehno povečuje napetost enosmernega vodila znotraj frekvenčnega pretvornika.
2. Ko enosmerna napetost doseže določeno napetost (začetna napetost zavorne enote), se cev stikala za vklop zavorne enote odpre in tok steče skozi zavorni upor.
3. Zavorni upor sprošča toploto, absorbira regenerativno energijo, zmanjša hitrost motorja in zniža napetost enosmernega vodila frekvenčnega pretvornika.
4. Ko napetost enosmernega vodila pade na določeno napetost (napetost zaustavitve zavorne enote), se močnostni tranzistor zavorne enote izklopi. V tem času skozi upor ne teče zavorni tok in zavorni upor naravno odvaja toploto, s čimer se znižuje njegova lastna temperatura.
5. Ko napetost enosmernega vodila ponovno naraste, da se aktivira zavorna enota, bo zavorna enota ponovila zgornji postopek, da uravnoteži napetost vodila in zagotovi normalno delovanje sistema.