يُذكركم موردو أجهزة التغذية الراجعة للطاقة لمحولات التردد بأنه في أنظمة التحكم بالتردد التقليدية، المكونة من محولات تردد ومحركات غير متزامنة وأحمال ميكانيكية، قد يكون المحرك في حالة كبح متجدد عند انخفاض الحمل الكامن الذي ينقله المحرك؛ أو عند تباطؤ المحرك من سرعة عالية إلى سرعة منخفضة (بما في ذلك التوقف)، قد ينخفض التردد فجأة، ولكن بسبب القصور الذاتي الميكانيكي للمحرك، قد يكون في حالة توليد طاقة متجددة. هناك طريقتان للتعامل مع الطاقة المتجددة لمحول التردد: الأولى هي طريقة تفريغ طاقة المقاومة؛ والثانية هي طريقة التغذية الراجعة العكسية. طريقة التغذية الراجعة العكسية هي بنية "ثنائية PWM" تتكون من عناصر تبديل مُتحكم بها بالكامل، إلا أن تكلفتها العالية تحد من انتشار استخدامها. فيما يلي مقدمة لطريقة تغذية راجعة جديدة لتجديد الطاقة في محول التردد.
مبدأ عمل التغذية الراجعة للطاقة
التغذية الراجعة للطاقة المتجددة هي إعادة الطاقة الكهربائية المتراكمة في طرفي مكثف الترشيح، والتي يولدها المحرك في حالة الكبح التجديدي، إلى شبكة الكهرباء. في دائرة التغذية الراجعة، يجب استيفاء شرطين:
(1) عند عمل مُحوِّل التردد بشكل طبيعي، لا يعمل جهاز التغذية الراجعة. يعمل جهاز التغذية الراجعة فقط عندما يكون جهد ناقل التيار المستمر أعلى من قيمة مُحددة. عند انخفاض جهد ناقل التيار المستمر إلى قيمته الطبيعية، يجب إيقاف تشغيل جهاز التغذية الراجعة في الوقت المناسب، وإلا سيزيد العبء على دائرة المُقوِّم.
(2) يجب أن يكون تيار التغذية الراجعة للعاكس قابلاً للتحكم.
قسم العاكس
تُشكّل الثايرستورات V1-V6 دائرة عاكس جسري ثلاثي الطور. تتميز الثايرستورات بانخفاض تكلفتها، وسهولة التحكم فيها، وموثوقية تشغيلها، وتطور تقنياتها. لكن الثايرستورات مكونات شبه مُتحكّم بها، ويجب أن تضمن دائرة العاكس المكونة من الثايرستورات أن تكون زاوية العاكس الدنيا أكبر من 30 درجة، وإلا فسيكون من السهل تعطل العاكس، مما يجعل الجهد الطبيعي لناقل التيار المستمر أعلى من جهد العاكس. يمكن لدائرة العاكس المكونة من الثايرستورات تشغيل العاكس عن طريق إصدار نبضة تشغيل، لكنها لا تستطيع إيقافه عن طريق إلغاء نبضة التشغيل. في حال إلغاء نبضة التشغيل أثناء عملية الانعكاس، سيؤدي ذلك إلى عواقب وخيمة تتمثل في تعطل العاكس. لذلك، من الضروري استخدام طريقة فصل دائرة التيار المستمر لإيقاف العاكس.
وظيفة VT مزدوجة: الأولى هي التحكم في بدء وإيقاف دائرة العاكس. عند تشغيل VT، يُطبق جهد التيار المستمر على جسر العاكس لبدء تشغيله؛ والثانية هي قطع دائرة التيار المستمر وإيقاف العاكس (في هذه الحالة، نبضة الزناد اختيارية). يبلغ الجهد العادي لناقل التيار المستمر حوالي 600 فولت تيار مستمر (مع مراعاة تذبذب جهد الشبكة بنسبة ± 10%). يعتمد بدء وإيقاف العاكس على مقدار جهد ناقل التيار المستمر، ويعتمد على التحكم بالتباطؤ. عندما يكون جهد ناقل التيار المستمر أعلى من 1.2 × 600 فولت، يبدأ العاكس في العمل، وعندما يكون أقل من 1.1 × 600 فولت، يتوقف العاكس. ومن وظائف VT الأخرى التحكم في مقدار تيار العاكس.
التحكم في تيار العاكس
عند عكس اتجاه التيار، يُوصَل جهد ناقل التيار المستمر وجهد العاكس على التوازي بنفس القطبية، ويكون جهد الناقل أعلى من جهد العاكس. يُستخدم المحاثة L لموازنة فرق الجهد. يعتمد التحكم في VT على طريقة التحكم في تباطؤ التيار PWM، حيث تُستخدم طريقة تباطؤ التيار.
عندما يكون iL < I Α L-IL، يوصل الجهد VT؛ يُطبق جهد التيار المستمر على المحث L وجسر العاكس، مُشكِّلاً تيارًا في المسار ①، ويبدأ التيار iL بالارتفاع؛ عندما يرتفع iL عن I3 L+IL، يُطفأ الجهد VT ويستمر المحث في التدفق عبر الصمام الثنائي D. يبدأ التيار iL بالانخفاض. عندما ينخفض iL إلى I3 L-IL، يوصل الجهد VT مرة أخرى ويبدأ بالارتفاع مرة أخرى. بفضل تغيرات تشغيل/إيقاف الجهد VT، يُحافظ على تيار العاكس iL عند قيمة محددة I3، وبغض النظر عن كيفية تغير قيمة ذروة جهد العاكس، يُمكن الحفاظ على المحاثة L صغيرة جدًا بفضل استخدام مفتاح تحكم عالي التردد.
باختصار، يجب أن يلبي توصيل VT شرطين في وقت واحد: (1) عندما يكون جهد التيار المستمر Uc أعلى من الحد الأعلى للجهد المحدد؛ (2) عندما يكون تيار العاكس iL أقل من الحد الأدنى المحدد للتيار.
يجب أن يتوافق إيقاف تشغيل VT مع أحد الشرطين التاليين: (1) يكون جهد التيار المستمر Uc أقل من الحد الأدنى للجهد المحدد؛ (2) عندما يتجاوز تيار العاكس iL الحد الأعلى المحدد.
من أجل تجنب التبديل المتكرر لـ VT، يتم استخدام التحكم في الهستيريسيس للجهد Uc والتيار iL، وعرض الحلقة هو الفرق بين الحدود العلوية والسفلية المحددة.
حساب المحاثة
لتبسيط الحساب وتجاهل التغير اللحظي لجهد العاكس Vd Β، والذي يعتبر كمية ثابتة، يمكن الحصول على المعادلة التالية: L diL dt=Uc Ud Β حل المعادلة يعطي t1=2ILL Uc Ud Β، حيث IL - عرض الهستيريسيس الحالي؛
جامعة كاليفورنيا - الجهد العاصمة. Ud Β - متوسط قيمة جهد العاكس.
في الفاصل الزمني t2، يتم إيقاف تشغيل VT ويستمر الجهد في التدفق عبر D.
المعادلة التالية: L diL dt = - Ud Β الحل: t2 = 2ILL Ud Β فترة التقطيع: T = t1 + t2 = 2ILLUc Ud Β (Uc Ud Β) تردد التقطيع: f = Ud Β (Uc Ud Β) محاثة IILLUc: L = Ud Β (Uc Ud Β) 2ILUCf. تشير المعادلة أعلاه إلى أنه عندما تكون f عالية جدًا، تكون L صغيرة جدًا. وهذا يختلف عن دوائر عاكس الثايرستور التقليدية. يمكن استخدام الصيغة أعلاه كأساس لاختيار المحاثة.
حساب تيار تفريغ المكثف
لا يمكن أن يتدفق تيار التفريغ من المكثف إلا عند توصيله. وبالتالي، فإن متوسط قيمة تيار التفريغ هو: Ic=t1 TI 3 L. وباستبدال الصيغة السابقة بصيغة دورة التقطيع، تكون النتيجة: Ic=Ud Β Uc I 3 L