Постачальник блоків зворотного зв'язку нагадує, що більшість звичайних перетворювачів частоти використовують діодні випрямні мости для перетворення змінного струму в постійний, а потім використовують технологію інвертора IGBT для перетворення постійного струму в змінний струм з регульованою напругою та частотою для керування двигунами змінного струму. Цей тип перетворювача частоти може працювати лише в електричному режимі, тому його називають двоквадрантним перетворювачем частоти. Через використання діодного випрямного мосту в двоквадрантному перетворювачі частоти неможливо досягти двонаправленого потоку енергії, тому неможливо повернути енергію від системи зворотного зв'язку двигуна до електромережі. У деяких випадках, коли електродвигуни потребують зворотного зв'язку енергії, таких як ліфти, підйомники, центрифужні системи та насосні установки, можливо лише додати блок резистивного гальмування до двоквадрантного перетворювача частоти для споживання енергії зворотного зв'язку від електродвигуна. Крім того, діодні випрямні мости можуть спричиняти серйозне гармонічне забруднення електромережі.
Силові модулі IGBT можуть досягати двонаправленого потоку енергії. Якщо IGBT використовується як випрямний міст, високошвидкісний та високообчислювальний DSP використовується для генерації керуючих імпульсів SVPWM. З одного боку, він може регулювати вхідний коефіцієнт потужності, усувати гармонічне забруднення енергосистеми та робити інвертор справді «зеленим продуктом». З іншого боку, енергія, що генерується зворотним зв'язком електродвигуна, може бути повернена в енергосистему, досягаючи енергозберігаючих ефектів.
Для окремого двигуна так звані чотири квадранти відносяться до його механічної характеристики, яка може працювати в усіх чотирьох квадрантах на математичній осі. Перший квадрант знаходиться в прямому електричному стані, другий квадрант - у стані гальмування зі зворотним зв'язком, третій квадрант - у зворотному електричному стані, а четвертий квадрант - у стані зворотного гальмування. Перетворювач частоти, який може керувати двигуном у чотирьох квадрантах, називається чотириквадрантним перетворювачем частоти. Простіше кажучи, звичайний двоквадрантний перетворювач частоти може приводити двигун у рух лише вперед або назад. Працює в першому та третьому квадрантах. Кінетична енергія, що утворюється під час холостого ходу електродвигуна, може лише марнуватися. Чотириквадрантний перетворювач частоти (що стосується гальмування електродвигуна) може не тільки керувати двигуном як у прямому, так і в зворотному напрямках, але й перетворювати кінетичну енергію двигуна під час холостого ходу в електричну енергію та подавати її назад в енергосистему. Змушує електродвигун працювати в режимі генератора. Найчастіше використовується в ситуаціях покращення.
Чотириквадрантний перетворювач частоти відповідає різним вимогам промислового застосування, особливо підходить для навантажень з високою інерцією потенційної енергії, таких як підйомне обладнання. Обладнання має велику обертальну інерцію GD та належить до системи короткочасної безперервної роботи, що повторюється. Зменшення уповільнення з високої швидкості до низької є великим, а час гальмування короткий, що вимагає сильного гальмівного ефекту або тривалого потужного електричного гальмування. Для покращення енергозберігаючого ефекту та зменшення втрат енергії під час гальмування енергія уповільнення рекуперується та подається назад в електромережу, що забезпечує енергозберігаючий та екологічний ефект.
Типове застосування чотириквадрантного перетворювача частоти — це ситуації з потенційними характеристиками навантаження, такі як ліфти, тяга локомотивів, тягачі нафтопромислових установок, центрифуги тощо. У деяких потужних пристроях чотириквадрантний перетворювач частоти також потрібен для зменшення гармонійного забруднення енергосистеми.
Переваги чотириквадрантного перетворювача частоти
1. Порівняно зі звичайними двоквадрантними перетворювачами частоти, він є більш енергоефективним; Чотириквадрантний перетворювач частоти використовує IGBT-модулі як випрямні пристрої для забезпечення двонаправленого потоку енергії. Без потреби в будь-яких зовнішніх пристроях він може повертати регенеровану енергію в енергомережу, забезпечуючи енергозберігаючу роботу.
2. Зменшення гармонійного струму з боку мережі та досягнення коефіцієнта потужності близького до 1 при повному навантаженні; Звичайні перетворювачі частоти, завдяки використанню діодного випрямлення, генерують значну частку гармонійних складових, що спричиняє серйозне забруднення енергосистеми, перешкоджає нормальній роботі іншого обладнання та навіть пошкоджує інші пристрої. Чотириквадрантний векторний перетворювач частоти використовує IGBT-модулі як випрямні пристрої та генерує ШІМ-імпульси керування за допомогою високошвидкісного та високопотужного цифрового сигнального процесора (DSP), який може регулювати коефіцієнт потужності та усувати гармонічне забруднення енергосистеми, що робить перетворювач частоти справді «зеленим продуктом».