Dobavitelji naprav za povratno zanko o energiji za frekvenčne pretvornike vas opominjajo, da je v tradicionalnih sistemih za regulacijo frekvence, sestavljenih iz frekvenčnih pretvornikov, asinhronih motorjev in mehanskih obremenitev, ko se potencialna obremenitev, ki jo prenaša motor, zmanjša, motor lahko v stanju regenerativnega zaviranja; ali pa, ko motor upočasni z visoke hitrosti na nizko hitrost (vključno s parkiranjem), se lahko frekvenca nenadoma zmanjša, vendar je zaradi mehanske vztrajnosti motorja lahko v stanju regenerativne proizvodnje energije. Obstajata dva načina za upravljanje regenerativne energije frekvenčnega pretvornika: eden je metoda uporovnega praznjenja energije; druga metoda je metoda inverzne povratne zanke. Metoda inverzne povratne zanke je struktura "dvojne PWM", sestavljena iz popolnoma krmiljenih stikalnih elementov, vendar njeni visoki stroški omejujejo njeno široko uporabo. Spodaj je uvod v novo metodo povratne zanke za regeneracijo energije v frekvenčnem pretvorniku.
Načelo delovanja energijske povratne informacije
Povratna informacija regenerativne energije je namenjena vračanju akumulirane električne energije na obeh koncih filtrirnega kondenzatorja, ki jo ustvari motor v stanju regenerativnega zaviranja, v električno omrežje. Kot povratno vezje morata biti izpolnjena dva pogoja:
(1) Ko frekvenčni pretvornik deluje normalno, povratna naprava ne deluje. Povratna naprava deluje le, ko je napetost enosmernega vodila višja od določene vrednosti. Ko napetost enosmernega vodila pade nazaj na normalno vrednost, je treba povratno napravo pravočasno izklopiti, sicer se bo obremenitev usmerniškega vezja povečala.
(2) Povratni tok pretvornika mora biti nadzorljiv.
Inverterski del
Tiristorji V1-V6 tvorijo trifazno mostično invertersko vezje. Tiristorji imajo prednosti nizke cene, enostavnega krmiljenja, zanesljivega delovanja in zrele tehnologije. Vendar so tiristorji delno krmiljene komponente, invertersko vezje, sestavljeno iz tiristorjev, pa mora zagotoviti, da je minimalni kot inverterja večji od 30°, sicer lahko pride do okvare inverterja, vendar to povzroči, da je normalna napetost enosmernega vodila višja od napetosti inverterja. Invertersko vezje, sestavljeno iz tiristorjev, lahko zažene inverter z oddajanjem sprožilnega impulza, vendar ga ne more ustaviti s preklicem sprožilnega impulza. Če se sprožilni impulz prekliče med inverzijo, bo to povzročilo resne posledice okvare inverzije. Zato je treba za zaustavitev inverterja uporabiti metodo prekinitve enosmernega tokokroga.
Funkcija VT je dvojna: prva je krmiljenje zagona ali zaustavitve tokokroga razsmernika. Ko je VT vklopljen, se na most razsmernika dovede enosmerna napetost, da se razsmernik zažene; ko je VT izklopljen, se enosmerni tokokrog prekine in razsmernik se ustavi (v tem primeru sprožilni impulz ni obvezen). Normalna napetost vodila enosmernega toka je približno 600 V DC (ob upoštevanju nihanja omrežne napetosti ± 10 %). Zagon in zaustavitev razsmernika je odvisna od velikosti napetosti vodila enosmernega toka in uporablja histerezno krmiljenje. Ko je napetost vodila enosmernega toka višja od 1,2 × 600 V, se razsmernik zažene, ko pa je nižja od 1,1 × 600 V, se razsmernik izklopi. Druga funkcija VT je krmiljenje velikosti toka razsmernika.
Nadzor toka pretvornika
Pri vzvratnem vrtenju sta napetost enosmernega vodila in napetost razsmernika vzporedno priključeni z enako polarnostjo, napetost vodila pa je višja od napetosti razsmernika. Za uravnoteženje napetostne razlike se uporablja induktivnost L. Krmiljenje VT lahko uporablja metodo PWM histereze toka, ki se tukaj uporablja s tokovno histerezo.
Ko je iL < I Α L-IL, VT prevaja; Na induktor L in mostiček razsmernika se dovede enosmerna napetost, ki tvori tok v poti 1, in tok iL začne naraščati; Ko iL naraste nad I3 L+IL, se VT izklopi in induktor še naprej teče skozi diodo D. Tok iL se začne zmanjševati. Ko iL pade na I3 L-IL, VT ponovno prevaja in iL začne ponovno naraščati. Z vklopnimi/izklopnimi spremembami VT se tok razsmernika iL vzdržuje na nastavljeni vrednosti I3 in ne glede na to, kako se spreminja najvišja vrednost napetosti razsmernika, je zaradi uporabe visokofrekvenčnega stikalnega krmiljenja mogoče induktivnost L ohraniti zelo majhno.
Skratka, prevodnost VT mora hkrati izpolnjevati dva pogoja: (1) enosmerna napetost Uc je višja od nastavljene zgornje meje napetosti; (2) ko je tok razsmernika iL manjši od nastavljene spodnje meje toka.
Izklop VT mora izpolnjevati enega od naslednjih dveh pogojev: (1) enosmerna napetost Uc je nižja od nastavljene spodnje meje napetosti; (2) ko tok razsmernika iL preseže nastavljeno zgornjo mejo.
Da bi se izognili pogostemu preklapljanju VT, se za napetost Uc in tok iL uporablja histerezni nadzor, širina zanke pa je razlika med nastavljeno zgornjo in spodnjo mejo.
Izračun induktivnosti
Za poenostavitev izračuna in prezrtje trenutne spremembe napetosti razsmernika Vd Β, ki se šteje za konstantno količino, lahko dobimo naslednjo enačbo: L diL dt=Uc Ud Β Rešitev enačbe da t1=2ILL Uc Ud Β, kjer je IL - širina histereze toka;
Uc - enosmerna napetost; Ud Β - povprečna vrednost napetosti pretvornika.
V intervalu t2 se VT izklopi in napetost še naprej teče skozi D.
Obstaja naslednja enačba: L diL dt=- Ud Β Rešitev: t2=2ILL Ud Β Perioda rezanja: T=t1+t2=2ILLUc Ud Β (Uc Ud Β) Frekvenca rezanja: f=Ud Β (Uc Ud Β) IILLUc induktivnost: L=Ud Β (Uc Ud Β) 2ILUCf. Zgornja enačba kaže, da je L zelo majhen, ko je f zelo visok. To se razlikuje od tipičnih tiristorskih inverterskih vezij. Zgornjo formulo lahko uporabimo kot osnovo za izbiro induktivnosti.
Izračun toka praznjenja kondenzatorja
Samo ko VT prevaja, lahko iz kondenzatorja teče praznilni tok. Zato je povprečna vrednost praznilnega toka: Ic=t1 TI 3 L. Če zgornjo formulo vstavimo v formulo za cikel rezanja, dobimo rezultat: Ic=Ud Β Uc I 3 L