Постачальники пристроїв зворотного зв'язку по енергії для перетворювачів частоти нагадують, що в традиційних системах регулювання частоти, що складаються з перетворювачів частоти загального призначення, асинхронних двигунів та механічних навантажень, коли потенційне навантаження, що передається двигуном, знижується, двигун може перебувати в стані рекуперативного гальмування; або коли двигун сповільнюється з високої швидкості до низької (включаючи паркування), частота може раптово знизитися, але через механічну інерцію двигуна він може перебувати в стані рекуперативного вироблення енергії. Механічна енергія, що накопичується в системі передачі, перетворюється двигуном на електричну енергію та надсилається назад у коло постійного струму інвертора через шість діодів вільного ходу інвертора. У цей час інвертор знаходиться у випрямленому стані. У цей момент, якщо не вжити заходів для споживання енергії в перетворювачі частоти, ця енергія призведе до підвищення напруги конденсатора накопичення енергії в проміжному колі. Якщо гальмування занадто швидке або механічне навантаження є підйомником, ця енергія може призвести до пошкодження перетворювача частоти, тому нам слід розглянути, як використовувати цю енергію.
У загальних перетворювачах частоти існує два поширених способи обробки рекуперативної енергії: (1) розсіювання її на «гальмівному резисторі», штучно встановленому паралельно з конденсатором у колі постійного струму, що називається станом гальмування потужністю; (2) якщо вона подається назад в електромережу, це називається станом гальмування зі зворотним зв'язком (також відомим як стан рекуперативного гальмування). Існує ще один метод гальмування, а саме гальмування постійним струмом, який можна використовувати в ситуаціях, коли потрібне точне паркування або коли гальмівний двигун обертається нерівномірно через зовнішні фактори перед запуском.
З розвитком технології перетворення частоти, проектування та застосування гальмування за допомогою перетворювача частоти, особливо нового методу гальмування "гальмування зі зворотним зв'язком по енергії", мають переваги "гальмування зі зворотним зв'язком" та високої експлуатаційної ефективності, а також переваги "гальмування зі споживанням енергії", яке не забруднює енергосистему та має високу надійність.
Споживання енергії при гальмуванні
Метод використання гальмівного резистора, встановленого в колі постійного струму, для поглинання рекуперативної електричної енергії двигуна називається гальмуванням із споживанням енергії. Перевагою цього методу є проста конструкція; відсутність забруднення електромережі (порівняно з керуванням зі зворотним зв'язком); низька вартість; Недоліком є низька експлуатаційна ефективність, особливо під час частого гальмування, що споживає велику кількість енергії та збільшує ємність гальмівного резистора.
Зазвичай, у загальних перетворювачах частоти, перетворювачі частоти малої потужності (менше 22 кВт) оснащені вбудованим гальмівним блоком, для якого потрібен лише зовнішній гальмівний резистор. Перетворювачі частоти високої потужності (понад 22 кВт) потребують зовнішніх гальмівних блоків та гальмівних резисторів.
Гальмування зі зворотним зв'язком
Для досягнення гальмування зі зворотним зв'язком по енергії необхідні такі умови, як керування напругою на тій самій частоті та фазі, керування струмом зі зворотним зв'язком тощо. Він використовує технологію активного інвертора для перетворення регенерованої електричної енергії в змінний струм тієї ж частоти та фази, що й енергомережа, та повернення її в мережу, тим самим забезпечуючи гальмування. Перевагою гальмування зі зворотним зв'язком є те, що зворотний зв'язок по електричній енергії підвищує ефективність системи. Його недоліком є те, що: (1) цей метод гальмування зі зворотним зв'язком може використовуватися лише за стабільної напруги мережі, яка не схильна до збоїв (коливання напруги мережі не перевищують 10%). Оскільки під час гальмування з виробленням електроенергії, якщо час збою напруги в енергомережі перевищує 2 мс, може виникнути збій комутації та пошкодження компонентів. (2) Під час зворотного зв'язку відбувається гармонічне забруднення енергомережі. (3) Керування є складним та високим.
Новий метод гальмування (гальмування з конденсаторним зворотним зв'язком)
Технологія зворотного зв'язку по енергії використовує IGBT як випрямний міст, а функціональний модуль IGBT може досягати двонаправленого потоку енергії, використовуючи високошвидкісні мікросхеми DSP для генерації керуючих імпульсів ШІМ. З одного боку, він може реверсувати накопичену в конденсаторі електричну енергію в енергомережу; з іншого боку, вхідний коефіцієнт потужності також можна регулювати для усунення гармонійного забруднення енергомережі.
Під час споживання електроенергії, цифровий процесор блоку керування випрямленням генерує 6 високочастотних ШІМ-імпульсів для керування провідністю та відсіканням 6 IGBT на стороні випрямлення. Провідність та відсікання IGBT працюють разом з реакторами для генерації синусоїдальної форми струму, яка відповідає фазі вхідної напруги, тим самим усуваючи гармоніки, що генеруються випрямним мостом, та усуваючи гармонічне забруднення енергосистеми.
У стані генерації енергії енергія подається назад до шини постійного струму через діод на стороні інвертора, і в міру її накопичення напруга на шині постійного струму також зростає. Коли вона перевищує певне значення, запускається частина зворотного зв'язку по енергії на стороні випрямляча, перетворюючи постійний струм на змінний. Після регулювання фази та амплітуди, він передається назад до мережі змінного струму для досягнення енергозберігаючого ефекту.