Các nhà cung cấp thiết bị phản hồi năng lượng cho bộ biến tần xin lưu ý rằng trong các hệ thống điều khiển tần số truyền thống bao gồm bộ biến tần đa năng, động cơ không đồng bộ và tải cơ học, khi tải trọng tiềm năng do động cơ truyền xuống bị hạ thấp, động cơ có thể ở trạng thái phanh tái tạo; hoặc khi động cơ giảm tốc từ tốc độ cao xuống tốc độ thấp (bao gồm cả trạng thái dừng), tần số có thể giảm đột ngột, nhưng do quán tính cơ học của động cơ, nó có thể ở trạng thái phát điện tái tạo. Năng lượng cơ học được lưu trữ trong hệ thống truyền động được động cơ chuyển đổi thành năng lượng điện và được gửi trở lại mạch DC của biến tần thông qua sáu điốt tự do của biến tần. Lúc này, biến tần đang ở trạng thái chỉnh lưu. Tại thời điểm này, nếu không có biện pháp nào được thực hiện để tiêu thụ năng lượng trong biến tần, năng lượng này sẽ làm tăng điện áp của tụ điện lưu trữ năng lượng trong mạch trung gian. Nếu phanh quá nhanh hoặc tải cơ học là một vật nâng, năng lượng này có thể gây hư hỏng cho biến tần, vì vậy chúng ta nên xem xét cách sử dụng năng lượng này.
Trong các bộ biến tần nói chung, có hai cách thường được sử dụng để xử lý năng lượng tái tạo: (1) tiêu tán năng lượng vào một "điện trở hãm" được đặt song song với tụ điện trong mạch DC, được gọi là trạng thái hãm công suất; (2) Nếu năng lượng được đưa trở lại lưới điện, được gọi là trạng thái hãm phản hồi (còn gọi là trạng thái hãm tái tạo). Ngoài ra còn có một phương pháp hãm khác, đó là hãm DC, có thể được sử dụng trong các trường hợp cần đỗ xe chính xác hoặc khi động cơ phanh quay không đều do các yếu tố bên ngoài trước khi khởi động.
Với sự phát triển của công nghệ biến tần, thiết kế và ứng dụng phanh biến tần, đặc biệt là phương pháp phanh mới "phanh phản hồi năng lượng", có ưu điểm là "phanh phản hồi" và hiệu suất vận hành cao, cũng như ưu điểm là "phanh tiêu thụ năng lượng", không gây ô nhiễm cho lưới điện và độ tin cậy cao.
Tiêu thụ năng lượng phanh
Phương pháp sử dụng bộ điện trở hãm trong mạch DC để hấp thụ năng lượng điện tái tạo của động cơ được gọi là hãm tiêu thụ năng lượng, có ưu điểm là cấu tạo đơn giản; không gây ô nhiễm cho lưới điện (so với điều khiển phản hồi), chi phí thấp; Nhược điểm là hiệu suất vận hành thấp, đặc biệt là khi hãm thường xuyên, sẽ tiêu thụ một lượng năng lượng lớn và làm tăng dung lượng của điện trở hãm.
Nhìn chung, trong các bộ biến tần thông dụng, bộ biến tần công suất thấp (dưới 22kW) được trang bị bộ hãm tích hợp, chỉ cần lắp thêm điện trở hãm ngoài. Bộ biến tần công suất cao (trên 22kW) cần lắp thêm bộ hãm ngoài và điện trở hãm.
Phanh phản hồi
Để đạt được phanh phản hồi năng lượng, cần có các điều kiện như điều khiển điện áp ở cùng tần số và pha, điều khiển dòng điện phản hồi, v.v. Nó áp dụng công nghệ biến tần chủ động để đảo ngược năng lượng điện tái tạo thành điện xoay chiều có cùng tần số và pha với lưới điện và trả lại lưới điện, do đó đạt được phanh. Ưu điểm của phanh phản hồi là phản hồi năng lượng điện cải thiện hiệu suất của hệ thống. Nhược điểm của nó là: (1) phương pháp phanh phản hồi này chỉ có thể được sử dụng trong điều kiện điện áp lưới ổn định, không dễ xảy ra sự cố (dao động điện áp lưới không quá 10%). Bởi vì trong quá trình phanh phát điện hoạt động, nếu thời gian sự cố điện áp của lưới điện lớn hơn 2ms, có thể xảy ra lỗi chuyển mạch và các thành phần có thể bị hỏng. (2) Trong quá trình phản hồi, có ô nhiễm sóng hài đối với lưới điện. (3) Việc điều khiển phức tạp và chi phí cao.
Phương pháp phanh mới (phanh phản hồi tụ điện)
Công nghệ phản hồi năng lượng sử dụng IGBT làm cầu chỉnh lưu, và mô-đun chức năng IGBT có thể đạt được dòng năng lượng hai chiều, đồng thời sử dụng chip DSP tốc độ cao để tạo ra các xung điều khiển PWM. Một mặt, nó có thể đảo ngược năng lượng điện được lưu trữ trong tụ điện vào lưới điện; mặt khác, hệ số công suất đầu vào cũng có thể được điều chỉnh để loại bỏ nhiễu sóng hài cho lưới điện.
Trong quá trình tiêu thụ điện năng, DSP của bộ điều khiển chỉnh lưu tạo ra 6 xung PWM tần số cao để điều khiển quá trình dẫn và ngắt của 6 IGBT ở phía chỉnh lưu. Quá trình dẫn và ngắt của IGBT phối hợp với các cuộn kháng để tạo ra dạng sóng dòng điện sin phù hợp với pha của điện áp đầu vào, do đó loại bỏ sóng hài do cầu chỉnh lưu tạo ra và loại bỏ nhiễu sóng hài cho lưới điện.
Khi ở trạng thái phát điện, năng lượng được đưa trở lại bus DC thông qua diode ở phía biến tần, và khi năng lượng được tích lũy, điện áp trên bus DC cũng tăng lên. Khi vượt quá một giá trị nhất định, bộ phận hồi tiếp năng lượng ở phía chỉnh lưu sẽ khởi động, đảo ngược dòng điện DC thành dòng điện xoay chiều. Sau khi điều chỉnh pha và biên độ, năng lượng được truyền trở lại lưới điện xoay chiều để đạt được hiệu quả tiết kiệm năng lượng.