Режимът на обратна връзка по енергия позволява връщането на енергията обратно към мрежата чрез обръщане на възобновяемата електроенергия, генерирана при спиране на двигателя, в променлив ток със същата честота като мрежата, вместо да се консумира енергия чрез резистори. Основните му процеси включват:
Преобразуване на енергия: В състояние на генериране на енергия от електродвигателя, статорната намотка генерира обратен индукционен ток, който увеличава напрежението на DC шината след коригиране от инвертора.
Обратно управление: Когато напрежението на дънната платка надвиши прага (например 1,2 пъти ефективната стойност на мрежовото напрежение), управляемият трансформатор (например IGBT) превключва в активно инвертирано състояние, обръщайки постоянния ток към променливия ток към електрическата мрежа.
Синхронно регулиране: управляващата верига открива напрежението, честотата и фазата на мрежата в реално време, за да гарантира, че токът на обратна връзка е синхронизиран с мрежата и да се избегне хармонично замърсяване.
Ключови компоненти и функции
Захранващ модул
Състои се от IGBT транзистор, който контролира посоката на енергийния поток чрез PWM модулация, за да се постигне превключване на режима на коригиране и обръщане.
Необходимо е да се издържат на удари от високо напрежение, като например честотен преобразувател на асансьори, използващ четириквадрантни модула за поддържане на двупосочен енергиен поток.
Филтърна верига
Високочестотният хармоник, генериран от процеса на обръщане, се филтрира, обикновено чрез LC вериги, за да се гарантира, че качеството на обратната връзка отговаря на стандартите на мрежата.
Контролна верига
Динамично регулирайте ъгъла на задействане на инвертора, за да поддържате стабилност на напрежението на дънната платка (например автоматично намаляване на мощността на обратна връзка, когато напрежението на мрежата се колебае).
Типични сценарии на приложение
Подемно оборудване: При разтоварване на тежки товари, двигателят генерира енергия, а блокът за обратна връзка може да възстанови повече от 80% от възобновяемата енергия.
Асансьорна система: Четириквадрантните честотни преобразуватели постигат икономии на енергия чрез спиране с обратна връзка, като например модулната конструкция на коригиращия механизъм на силовия асансьор.
Железопътен трафик: Обратна връзка с висока мощност при спиране на влака, необходима е поддръжка за съвместимост с мрежата.
Сравнение на консумацията на енергия при спиране и спиране с обратна връзка
Характеристики Консумация на енергия Обратна връзка за спирачната енергия
Енергия към резистор, консумация на топлина, обратна връзка към повторна употреба в мрежата
Ниска ефективност (загуба на енергия) Висока (процент на икономия на енергия до 30%)
Ниска цена (необходимо е само спирачно съпротивление) Висока цена (необходимо е сложно управление на заден ход)
Приложима мощност Малка и средна мощност (<100kW) Висока мощност (>100kW)
Технически предизвикателства и решения
Съвместимост с мрежата
Необходимо е да се определи диапазонът на колебания на напрежението в мрежата (например ± 20%), за да се избегне въздействието на тока на обратна връзка върху мрежата.
Потискане на хармониците
Намалете THD (общо хармонично изкривяване) до <5% чрез използване на многостепенно филтриране (като например LC+ активно филтриране).
Динамичен отговор
Управляващата верига трябва да завърши превключването на режима в рамките на 10 ms, за да предотврати пренапрежението на шината.