ผู้จัดจำหน่ายอุปกรณ์ป้อนกลับพลังงานสำหรับตัวแปลงความถี่ขอเตือนให้คุณทราบว่าในระบบควบคุมความถี่แบบดั้งเดิมที่ประกอบด้วยตัวแปลงความถี่ มอเตอร์แบบอะซิงโครนัส และโหลดเชิงกล เมื่อโหลดศักย์ไฟฟ้าที่ส่งผ่านมอเตอร์ลดลง มอเตอร์อาจอยู่ในสถานะเบรกแบบสร้างพลังงานใหม่ หรือเมื่อมอเตอร์ลดความเร็วจากความเร็วสูงเป็นความเร็วต่ำ (รวมถึงการจอด) ความถี่อาจลดลงอย่างกะทันหัน แต่เนื่องจากความเฉื่อยเชิงกลของมอเตอร์ อาจอยู่ในสถานะการสร้างพลังงานใหม่ มีสองวิธีในการจัดการพลังงานที่สร้างพลังงานใหม่ของตัวแปลงความถี่ วิธีหนึ่งคือวิธีการปล่อยพลังงานความต้านทาน อีกวิธีหนึ่งคือวิธีการป้อนกลับแบบผกผัน วิธีการป้อนกลับแบบผกผันเป็นโครงสร้าง "PWM คู่" ที่ประกอบด้วยองค์ประกอบการสลับที่ควบคุมได้อย่างสมบูรณ์ แต่ต้นทุนที่สูงทำให้การใช้งานไม่แพร่หลาย ด้านล่างนี้คือบทนำเกี่ยวกับวิธีการป้อนกลับแบบใหม่สำหรับการสร้างพลังงานใหม่ในตัวแปลงความถี่
หลักการทำงานของการป้อนกลับพลังงาน
การป้อนกลับของพลังงานแบบฟื้นฟูคือการป้อนพลังงานไฟฟ้าสะสมที่ปลายทั้งสองด้านของตัวเก็บประจุกรองที่สร้างโดยมอเตอร์ในสถานะเบรกแบบฟื้นฟูกลับไปยังโครงข่ายไฟฟ้า ในฐานะวงจรป้อนกลับ ควรปฏิบัติตามเงื่อนไขสองประการ:
(1) เมื่อตัวแปลงความถี่ทำงานปกติ อุปกรณ์ป้อนกลับจะไม่ทำงาน อุปกรณ์ป้อนกลับจะทำงานเฉพาะเมื่อแรงดันไฟฟ้าบัส DC สูงกว่าค่าที่กำหนดเท่านั้น เมื่อแรงดันไฟฟ้าบัส DC ลดลงสู่ระดับปกติ ควรปิดอุปกรณ์ป้อนกลับทันที มิฉะนั้นจะเพิ่มภาระให้กับวงจรเรียงกระแส
(2) กระแสป้อนกลับของอินเวอร์เตอร์ควรสามารถควบคุมได้
ส่วนอินเวอร์เตอร์
ไทริสเตอร์ V1-V6 ประกอบขึ้นเป็นวงจรอินเวอร์เตอร์แบบบริดจ์สามเฟส ไทริสเตอร์มีข้อดีคือต้นทุนต่ำ ควบคุมง่าย การทำงานเชื่อถือได้ และเทคโนโลยีที่ก้าวหน้า อย่างไรก็ตาม ไทริสเตอร์เป็นอุปกรณ์กึ่งควบคุม วงจรอินเวอร์เตอร์ที่ประกอบด้วยไทริสเตอร์ต้องแน่ใจว่ามุมอินเวอร์เตอร์ขั้นต่ำมากกว่า 30° มิฉะนั้นอาจทำให้อินเวอร์เตอร์เสียหายได้ง่าย แต่จะทำให้แรงดันไฟฟ้าปกติของบัส DC สูงกว่าแรงดันไฟฟ้าของอินเวอร์เตอร์ วงจรอินเวอร์เตอร์ที่ประกอบด้วยไทริสเตอร์สามารถสตาร์ทอินเวอร์เตอร์ได้โดยการปล่อยพัลส์ทริกเกอร์ แต่ไม่สามารถหยุดอินเวอร์เตอร์ได้โดยการยกเลิกพัลส์ทริกเกอร์ หากพัลส์ทริกเกอร์ถูกยกเลิกในระหว่างการกลับเฟส จะส่งผลให้เกิดความล้มเหลวอย่างรุนแรงจากการกลับเฟส ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้วิธีการตัดวงจร DC เพื่อหยุดอินเวอร์เตอร์
หน้าที่ของ VT มีสองประการ ประการแรกคือการควบคุมการเริ่มหรือหยุดการทำงานของวงจรอินเวอร์เตอร์ เมื่อเปิด VT แรงดันไฟฟ้า DC จะถูกจ่ายให้กับบริดจ์อินเวอร์เตอร์เพื่อเริ่มต้นอินเวอร์เตอร์ เมื่อปิด VT วงจร DC จะถูกตัดและอินเวอร์เตอร์จะหยุดทำงาน (ในขณะนี้ พัลส์ทริกเกอร์เป็นทางเลือก) แรงดันไฟฟ้าปกติของบัส DC จะอยู่ที่ประมาณ DC600V (พิจารณาความผันผวน ± 10% ของแรงดันไฟฟ้ากริด) การเริ่มและหยุดทำงานของอินเวอร์เตอร์ขึ้นอยู่กับขนาดของแรงดันไฟฟ้าบัส DC และใช้การควบคุมฮิสเทรีซิส เมื่อแรงดันไฟฟ้าบัส DC สูงกว่า 1.2 × 600V อินเวอร์เตอร์จะเริ่มทำงาน และเมื่อแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่า 1.1 × 600V อินเวอร์เตอร์จะถูกปิด หน้าที่อีกอย่างหนึ่งของ VT คือการควบคุมขนาดของกระแสไฟฟ้าของอินเวอร์เตอร์
การควบคุมกระแสอินเวอร์เตอร์
เมื่อกลับขั้ว แรงดันบัส DC และแรงดันอินเวอร์เตอร์จะต่อแบบขนานกันโดยมีขั้วเดียวกัน และแรงดันบัสจะสูงกว่าแรงดันอินเวอร์เตอร์ ใช้ค่าความเหนี่ยวนำ L เพื่อปรับสมดุลความต่างของแรงดัน การควบคุม VT สามารถใช้วิธีการควบคุมกระแสฮิสเทอรีซิสแบบ PWM ซึ่งใช้วิธีฮิสเทอรีซิสกระแส
เมื่อ iL<I Α L-IL, VT จะนำกระแส; แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงจะถูกจ่ายไปยังตัวเหนี่ยวนำ L และสะพานอินเวอร์เตอร์ ทำให้เกิดกระแสในเส้นทาง ① และกระแส iL จะเริ่มเพิ่มขึ้น; เมื่อ iL สูงกว่า I3 L+IL, VT จะถูกปิดและตัวเหนี่ยวนำจะยังคงไหลผ่านไดโอด D กระแส iL จะเริ่มลดลง เมื่อ iL ลดลงเหลือ I3 L-IL, VT จะนำกระแสอีกครั้งและ iL จะเริ่มเพิ่มขึ้นอีกครั้ง ด้วยการเปลี่ยนแปลงการเปิด/ปิดของ VT กระแสอินเวอร์เตอร์ iL จะคงที่ที่ค่าที่ตั้งไว้ I3 และไม่ว่าค่าสูงสุดของแรงดันไฟฟ้าอินเวอร์เตอร์จะเปลี่ยนแปลงอย่างไร ด้วยการใช้สวิตช์ควบคุมความถี่สูง ค่าเหนี่ยวนำ L จึงสามารถคงค่าไว้ได้น้อยมาก
โดยสรุป การนำไฟฟ้าของ VT จะต้องเป็นไปตามเงื่อนไข 2 ประการพร้อมๆ กัน: (1) แรงดันไฟฟ้า DC Uc สูงกว่าขีดจำกัดแรงดันไฟฟ้าบนที่ตั้งไว้ (2) เมื่อกระแสอินเวอร์เตอร์ iL น้อยกว่าขีดจำกัดกระแสล่างที่ตั้งไว้
การปิดระบบ VT จะต้องตรงตามเงื่อนไขต่อไปนี้อย่างใดอย่างหนึ่ง: (1) แรงดันไฟฟ้า DC Uc ต่ำกว่าขีดจำกัดแรงดันไฟฟ้าล่างที่ตั้งไว้ (2) เมื่อกระแสอินเวอร์เตอร์ iL เกินขีดจำกัดบนที่ตั้งไว้
เพื่อหลีกเลี่ยงการสลับ VT ที่เกิดขึ้นบ่อยครั้ง จึงใช้การควบคุมฮิสเทรีซิสสำหรับแรงดันไฟฟ้า Uc และกระแสไฟฟ้า iL และความกว้างของลูปคือความแตกต่างระหว่างขีดจำกัดบนและล่างที่ตั้งไว้
การคำนวณความเหนี่ยวนำ
ไทย เพื่อลดความซับซ้อนของการคำนวณและละเว้นการเปลี่ยนแปลงทันทีของแรงดันไฟฟ้าอินเวอร์เตอร์ Vd Β ซึ่งถือเป็นปริมาณคงที่ สามารถสร้างสมการต่อไปนี้ได้: L diL dt=Uc Ud Β การแก้สมการจะให้ผลลัพธ์ t1=2ILL Uc Ud Β โดยที่ IL คือ ความกว้างฮิสเทรีซิสของกระแสไฟฟ้า
Uc - แรงดันไฟฟ้ากระแสตรง; Ud Β - ค่าเฉลี่ยของแรงดันอินเวอร์เตอร์
ในช่วง t2 VT จะถูกปิดและแรงดันไฟฟ้าจะยังคงไหลผ่าน D
มีสมการดังนี้: L diL dt=- Ud Β เฉลย: t2=2ILL Ud Β ช่วงเวลาการสับ: T=t1+t2=2ILLUc Ud Β (Uc Ud Β) ความถี่การสับ: f=Ud Β (Uc Ud Β) IILLUc ความเหนี่ยวนำ: L=Ud Β (Uc Ud Β) 2ILUCf สมการข้างต้นบ่งชี้ว่าเมื่อ f มีค่าสูงมาก L จะมีค่าน้อยมาก ซึ่งแตกต่างจากวงจรอินเวอร์เตอร์ไทริสเตอร์ทั่วไป สูตรข้างต้นสามารถใช้เป็นพื้นฐานในการเลือกค่าความเหนี่ยวนำได้
การคำนวณกระแสคายประจุของตัวเก็บประจุ
เฉพาะเมื่อ VT ทำหน้าที่นำไฟฟ้าเท่านั้น จึงจะมีกระแสคายประจุไหลออกจากตัวเก็บประจุได้ ดังนั้น ค่าเฉลี่ยของกระแสคายประจุคือ: Ic=t1 TI 3 L เมื่อแทนค่าข้างต้นลงในสูตรวงจรสับ จะได้ผลลัพธ์: Ic=Ud Β Uc I 3 L