Доставчиците на устройства за обратна връзка за енергия за честотни преобразуватели ви напомнят, че понастоящем, в системите за контрол на скоростта с променливотоково преобразуване широко се използва просто спиране, базирано на консумация на енергия. Тези системи имат недостатъци като разхищение на електрическа енергия, силно нагряване на съпротивлението и лоша бърза спирачна ефективност. Когато асинхронните двигатели често спират, използването на спиране с обратна връзка е много ефективен метод за пестене на енергия и предотвратява щети за околната среда и оборудването по време на спиране. Задоволителни резултати са постигнати в индустрии като електрически локомотиви и добив на нефт. С непрекъснатата поява на нови силови електронни устройства, нарастващата икономическа ефективност и осведомеността на хората за пестене на енергия и намаляване на потреблението, се откриват широки перспективи за приложение.
Принцип на спиране с обратна връзка
В системата за регулиране на скоростта с променлива честота, забавянето и спирането на двигателя се постигат чрез постепенно намаляване на честотата. В момента, в който честотата намалява, синхронната скорост на двигателя намалява съответно. Поради механичната инерция обаче, скоростта на ротора на двигателя остава непроменена и промяната на скоростта му има известно времезакъснение. В този момент действителната скорост ще бъде по-голяма от зададената скорост, което води до ситуация, в която обратната електродвижеща сила e на двигателя е по-висока от постояннотоковото напрежение на клемите u на честотния преобразувател, т.е. e>u. В този момент електродвигателят се превръща в генератор, който не само не изисква захранване от мрежата, но може и да изпраща електричество към мрежата. Това не само има добър спирачен ефект, но и преобразува кинетичната енергия в електрическа, която може да бъде изпратена към мрежата за рекуперация на енергия, убивайки два заека с един камък. Разбира се, за да се постигне това, е необходимо устройство за обратна връзка по енергията за автоматично управление. Освен това, веригата за обратна връзка по енергията трябва да включва също AC и DC реактори, съпротивителни капацитивни абсорбери, електронни превключватели и др.
Както е добре известно, мостовата токоизправителна верига на честотните преобразуватели е трифазна и не може да се управлява двупосочен пренос на енергия между постояннотокова верига и захранването. Най-ефективният начин за решаване на този проблем е използването на активна инверторна технология, а токоизправителната част използва обратим токоизправител, известен още като мрежов конвертор. Чрез управление на мрежовия инвертор, регенерираната електрическа енергия се инвертира в променливотоково захранване със същата честота, фаза и честота като мрежата и се подава обратно към мрежата за постигане на спиране. Преди това активните инверторни устройства използваха главно тиристорни схеми, които можеха безопасно да изпълняват обратна връзка само при стабилно мрежово напрежение, което не е склонно към повреди (колебания на мрежовото напрежение не надвишаващи 10%). Този тип схема може безопасно да изпълнява обратна връзка на инвертора само при стабилно мрежово напрежение, което не е склонно към повреди (с колебания на мрежовото напрежение не надвишаващи 10%). Защото по време на спиране при генериране на енергия, ако времето за спиране на мрежовото напрежение е по-голямо от 2 ms, може да възникне комутационна повреда и компонентите да се повредят. Освен това, по време на дълбоко управление, този метод има нисък коефициент на мощност, високо хармонично съдържание и припокриваща се комутация, което ще доведе до изкривяване на формата на вълната на напрежението на електрическата мрежа. Едновременно с това управлението е сложно и струва високо. С практическото приложение на напълно контролирани устройства, хората са разработили обратими преобразуватели с управление чрез чопър, използващи PWM управление. По този начин структурата на инвертора от страната на мрежата е напълно същата като тази на инвертора, като и двата използват PWM управление.
От горния анализ може да се види, че за да се постигне истинско спиране с обратна връзка на инвертора, ключът е да се управлява инверторът от страната на мрежата. Следващият текст се фокусира върху алгоритъма за управление на инвертора от страната на мрежата, използващ напълно контролирани устройства и метод на PWM управление.
Характеристики на спиране с обратна връзка
Строго погледнато, инверторът от страната на мрежата не може да се нарича просто „токоизправител“, защото може да функционира както като токоизправител, така и като инвертор. Благодарение на използването на устройства за самоизключване, големината и фазата на променливотоковия ток могат да се контролират чрез подходящ PWM режим, което прави входния ток да се доближава до синусоидална вълна и гарантира, че коефициентът на мощност на системата винаги се доближава до 1. Когато регенеративната мощност, върната от инвертора чрез спиране при забавяне на двигателя, увеличи постояннотоковото напрежение, фазата на входния променливотоков ток може да се обърне спрямо фазата на захранващото напрежение, за да се постигне регенеративен режим, и регенеративната мощност може да се подава обратно към променливотоковата електрическа мрежа, като същевременно системата може да поддържа постояннотоковото напрежение на зададената стойност. В този случай инверторът от страната на мрежата работи в активно състояние. Това улеснява постигането на двупосочен поток на мощност и има бърза динамична скорост на реакция. В същото време, тази топологична структура позволява на системата да контролира напълно обмена на реактивна и активна мощност между променливотоковата и постояннотоковата страна, с ефективност до 97% и значителни икономически ползи. Загубата на топлина е 1% от консумираната енергия при спиране и не замърсява електрическата мрежа. Коефициентът на мощност е около 1, което е екологично. Следователно, спирането с обратна връзка може да се използва широко за енергоспестяваща работа в сценарии на спиране с обратна връзка при PWM AC предаване, особено в ситуации, когато е необходимо често спиране. Мощността на електродвигателя също е висока, а енергоспестяващият ефект е значителен. В зависимост от условията на работа, средният енергоспестяващ ефект е около 20%.