يُذكركم مُورِّدو أجهزة تغذية الطاقة لمُحوِّلات التردد بأنه في أنظمة التحكم بالتردد التقليدية، المُكوَّنة من مُحوِّلات تردد عامة الأغراض، ومحركات غير متزامنة، وأحمال ميكانيكية، قد يكون المحرك في حالة كبح مُتجدّد عند انخفاض الحمل الكامن الذي ينقله المحرك؛ أو عند تباطؤ المحرك من سرعة عالية إلى سرعة منخفضة (بما في ذلك التوقف)، قد ينخفض التردد فجأةً، ولكن بسبب القصور الذاتي الميكانيكي للمحرك، قد يكون في حالة توليد طاقة مُتجدّدة. يُحوِّل المحرك الطاقة الميكانيكية المُخزَّنة في نظام النقل إلى طاقة كهربائية، ويُرسَل مرة أخرى إلى دائرة التيار المُستمر للعاكس عبر الثنائيات الستة الحرة للعاكس. في هذه الحالة، يكون العاكس في حالة تصحيح. في هذه المرحلة، إذا لم تُتَّخذ أي تدابير لاستهلاك الطاقة في مُحوِّل التردد، فستُسبِّب هذه الطاقة ارتفاع جهد مُكثِّف تخزين الطاقة في الدائرة الوسيطة. إذا كانت الكبحة سريعة جدًا أو كان الحمل الميكانيكي عبارة عن رافعة، فقد تتسبب هذه الطاقة في إتلاف محول التردد، لذا يجب أن نفكر في كيفية الاستفادة من هذه الطاقة.
في محولات التردد العامة، تُستخدم طريقتان شائعتان لمعالجة الطاقة المتجددة: (1) تبديدها في "مقاومة كبح" مُركّبة بشكل متوازي مع مكثف في دائرة التيار المستمر، وتُسمى هذه الحالة "كبح القدرة"؛ (2) عند إرجاعها إلى شبكة الطاقة، تُسمى هذه الحالة "كبح التغذية الراجعة" (المعروفة أيضًا باسم "كبح التجديد"). هناك طريقة كبح أخرى، وهي كبح التيار المستمر، والتي يُمكن استخدامها في الحالات التي تتطلب ركنًا دقيقًا أو عندما يدور محرك الكبح بشكل غير منتظم بسبب عوامل خارجية قبل بدء التشغيل.
مع تطور تكنولوجيا تحويل التردد، فإن تصميم وتطبيق كبح محول التردد، وخاصة طريقة الكبح الجديدة "كبح ردود الفعل للطاقة"، لها مزايا "كبح ردود الفعل" وكفاءة التشغيل العالية، فضلاً عن مزايا "كبح استهلاك الطاقة"، والتي لا تلوث شبكة الطاقة وموثوقية عالية.
كبح استهلاك الطاقة
تسمى طريقة استخدام مجموعة مقاومة الكبح في دائرة التيار المستمر لامتصاص الطاقة الكهربائية المتجددة للمحرك باسم كبح استهلاك الطاقة، والذي يتميز بميزة البناء البسيط؛ لا تلوث شبكة الطاقة (مقارنة بالتحكم في التغذية الراجعة)، والتكلفة المنخفضة؛ العيب هو انخفاض كفاءة التشغيل، وخاصة أثناء الكبح المتكرر، مما يستهلك كمية كبيرة من الطاقة ويزيد من سعة مقاومة الكبح.
عمومًا، في محولات التردد العامة، تكون محولات التردد منخفضة القدرة (أقل من 22 كيلوواط) مزودة بوحدة كبح مدمجة، والتي لا تتطلب سوى مقاومة كبح خارجية. أما محولات التردد عالية القدرة (أكثر من 22 كيلوواط) فتتطلب وحدات كبح خارجية ومقاومات كبح.
الكبح بالتغذية الراجعة
لتحقيق كبح ردود الفعل للطاقة، هناك حاجة إلى ظروف مثل التحكم في الجهد على نفس التردد والطور، والتحكم في تيار ردود الفعل، وما إلى ذلك. يعتمد على تقنية العاكس النشط لتحويل الطاقة الكهربائية المتجددة إلى طاقة تيار متردد بنفس التردد والطور مثل شبكة الطاقة وإعادتها إلى الشبكة، وبالتالي تحقيق الكبح. تتمثل ميزة كبح ردود الفعل في أن ردود الفعل للطاقة الكهربائية تحسن كفاءة النظام. عيبه هو أن: (1) لا يمكن استخدام طريقة كبح ردود الفعل هذه إلا في ظل جهد شبكة مستقر غير عرضة للأعطال (تقلب جهد الشبكة لا يتجاوز 10٪). لأنه أثناء تشغيل كبح توليد الطاقة، إذا كان وقت خطأ الجهد لشبكة الطاقة أكبر من 2 مللي ثانية، فقد يحدث فشل في التبديل وقد تتلف المكونات. (2) أثناء ردود الفعل، يوجد تلوث توافقي لشبكة الطاقة. (3) التحكم معقد والتكلفة عالية.
طريقة الكبح الجديدة (الكبح بالتغذية الراجعة للمكثف)
تستخدم تقنية تغذية الطاقة IGBT كجسر مقوم، حيث تُحقق وحدة IGBT الوظيفية تدفقًا ثنائي الاتجاه للطاقة، بينما تستخدم رقائق DSP عالية السرعة لتوليد نبضات تحكم PWM. من ناحية، يمكنها عكس الطاقة الكهربائية المخزنة في المكثف إلى شبكة الكهرباء؛ ومن ناحية أخرى، يمكن أيضًا تعديل معامل القدرة الداخل للحد من التلوث التوافقي لشبكة الكهرباء.
أثناء استهلاك الطاقة، يُولّد مُعالج الإشارة الرقمية (DSP) في وحدة التحكم بالتصحيح ست نبضات PWM عالية التردد للتحكم في توصيل وفصل ترانزستورات IGBT الستة على جانب التصحيح. يعمل توصيل وفصل ترانزستور IGBT مع المفاعلات لتوليد شكل موجة تيار جيبي متوافق مع طور جهد الدخل، مما يُزيل التوافقيات الناتجة عن جسر التصحيح، ويُقلل من تلوث الشبكة الكهربائية بها.
في حالة توليد الطاقة، تُعاد الطاقة إلى ناقل التيار المستمر عبر الصمام الثنائي على جانب العاكس، ومع تراكمها، يزداد الجهد على ناقل التيار المستمر. عند تجاوز الجهد قيمة معينة، يبدأ جزء التغذية الراجعة للطاقة على جانب المقوم، مما يحول التيار المستمر إلى تيار متردد. بعد ضبط الطور والسعة، تُعاد الطاقة إلى شبكة التيار المتردد لتحقيق كفاءة في استهلاك الطاقة.