في السنوات الأخيرة، ومع تطور العصر الصناعي، أصبح تطبيق تقنية التغذية الراجعة للطاقة أكثر شيوعًا. في المصاعد، ومصاعد المناجم، ورافعات الموانئ، وأجهزة الطرد المركزي في المصانع، ومضخات حقول النفط، والعديد من الاستخدامات الأخرى، ستصاحبها تغيرات في جهد الحمل والطاقة الحركية. على سبيل المثال، عند استخدام المصاعد والرافعات وغيرها من التفريغ الميكانيكي للبضائع الثقيلة، ستنخفض الطاقة، وعند تعطل أجهزة الطرد المركزي، ستنخفض الطاقة الحركية. وفقًا لقانون حفظ الطاقة، نعلم أن الطاقة لن تختفي من الهواء، فأين ذهب هذا الجزء من الطاقة؟ الإجابة هي أنه يتم تحويله إلى كهرباء متجددة بواسطة المحرك. في الواقع، في المعدات التي تستخدم التحكم بتردد متغير، عادةً ما يُهدر هذا الجزء من الكهرباء عن طريق تحويل مقاوم الفرامل إلى حرارة.
إذا وُجد جهاز يستخدم هذا الجزء من الكهرباء المتجددة لإعادة توصيلها إلى الشبكة، فيمكنه توفير هذا الجزء من الكهرباء، وتحقيق توفير في استهلاك الطاقة. جهاز التغذية الراجعة للطاقة هو أحد هذه المنتجات. يستخدم هذا الجهاز تقنية تحويل إلكترونيات الطاقة، ويتمثل دوره الرئيسي في استخدام الكهرباء المتجددة التي تولّدها هذه الأجهزة أثناء التشغيل، وتحويلها إلى طاقة تيار متردد متزامنة تعود إلى الشبكة، لتحقيق توفير في استهلاك الكهرباء.
في نظام التحكم في التردد التقليدي المكون من عاكسات التردد العامة والمحركات غير المتزامنة والأحمال الميكانيكية، عندما يتم تفريغ حمل طاقة البت الذي يحركه المحرك، قد يكون المحرك في حالة كبح توليد الطاقة المتجددة؛ أو عندما يتباطأ المحرك من سرعة عالية إلى سرعة منخفضة (بما في ذلك التوقف)، قد ينخفض التردد، ولكن بسبب القصور الذاتي الميكانيكي للمحرك، قد يكون المحرك في حالة توليد الطاقة المتجددة، ويتم تحويل الطاقة الميكانيكية المخزنة في نظام النقل إلى كهرباء بواسطة المحرك، والتي يتم إرجاعها إلى دائرة التيار المستمر للعاكس من خلال الثنائيات الستة للتيار المستمر للعاكس.
في محولات التردد بشكل عام، هناك طريقتان شائعتان في معالجة الطاقة المتجددة:
(1) يتم تبديدها في "مقاومة الكبح" بالتوازي مع المكثف الذي تم ضبطه بشكل مصطنع في دائرة التيار المستمر، والتي تسمى حالة الكبح الديناميكية؛
(2) للعودة إلى الشبكة، تُسمى هذه الحالة فرملة التغذية الراجعة (أو فرملة التجديد). كما توجد طريقة فرملة أخرى، وهي فرملة التيار المستمر، تُستخدم في الحالات التي تتطلب ركنًا دقيقًا أو دورانًا غير منتظم لفرامل المحرك قبل بدء التشغيل بسبب عوامل خارجية.
فرامل الطاقة
يُطلق على استخدام مقاومة الكبح المُحددة في دائرة التيار المستمر لامتصاص الكهرباء المتجددة للمحرك اسم "فرملة استهلاك الطاقة". ومن مزاياها سهولة تصنيعها، وعدم تلويثها للشبكة الكهربائية (مقارنةً بالتصنيع بالتغذية الراجعة)، وانخفاض تكلفتها؛ أما عيبها، فهو انخفاض كفاءة التشغيل، خاصةً مع استهلاك الكبح المتكرر لكمية كبيرة من الطاقة وزيادة سعة مقاومة الكبح.
بشكل عام، في محولات التردد العامة، تحتوي محولات التردد الصغيرة (أقل من 22 كيلوواط) على وحدة فرامل مدمجة، وتحتاج فقط إلى إضافة مقاومة فرامل. أما محولات التردد عالية القدرة (أكثر من 22 كيلوواط) فتحتاج إلى وحدة فرامل خارجية ومقاومة فرامل.
فرامل التغذية الراجعة
لتحقيق كبح التغذية الراجعة للطاقة، يتطلب الأمر التحكم في الجهد والتردد والطور، والتحكم في تيار التغذية الراجعة، وشروطًا أخرى. وتُستخدم تقنية الانعكاس النشط لعكس الكهرباء المتجددة إلى الشبكة بنفس التردد والطور، مما يحقق الكبح.
ميزة الكبح بالتغذية الراجعة هي إمكانية تشغيله في أربعة أرباع، كما أن التغذية الراجعة للطاقة الكهربائية تُحسّن كفاءة النظام. أما عيوبه فهي:
(1) لا يمكن استخدام طريقة كبح التغذية الراجعة هذه إلا في ظل جهد شبكة مستقر يصعب تعطله (لا يزيد تقلب جهد الشبكة عن 10%). نظرًا لأن وقت تعطل جهد الشبكة عند تشغيل كبح توليد الطاقة يتجاوز 2 مللي ثانية، فقد يحدث عطل في تغيير الطور، مما قد يؤدي إلى تلف الجهاز.
(2) في التغذية الراجعة، هناك تلوث توافقي للشبكة.
(3) التحكم المعقد والتكلفة العالية.
مع التقدم السريع في البحث وتطبيق محولات التردد في الداخل والخارج، وخاصة محولات التردد العالمية التي تستخدم على نطاق واسع في الإنتاج الصناعي، سيتم إعادة استخدام تكنولوجيا ردود الفعل للطاقة بشكل متزايد.