Dodavatelé zařízení pro zpětnou vazbu energie pro frekvenční měniče připomínají, že v tradičních systémech frekvenční regulace složených z frekvenčních měničů, asynchronních motorů a mechanických zátěží se motor může při snížení potenciální zátěže přenášené motorem nacházet ve stavu rekuperačního brzdění. Nebo když motor zpomaluje z vysoké rychlosti na nízkou rychlost (včetně parkování), frekvence se může náhle snížit, ale kvůli mechanické setrvačnosti motoru se může nacházet ve stavu rekuperační výroby energie. Existují dvě metody pro zpracování rekuperační energie frekvenčního měniče: jednou je metoda vybíjení odporové energie. Další metodou je metoda inverzní zpětné vazby. Metoda inverzní zpětné vazby je struktura „dvojité PWM“ složená z plně řízených spínacích prvků, ale její vysoká cena omezuje její široké použití. Níže je uveden úvod do nové metody zpětné vazby pro regeneraci energie ve frekvenčním měniči.
Princip fungování energetické zpětné vazby
Zpětná vazba regenerativní energie spočívá v vrácení akumulované elektrické energie na obou koncích filtračního kondenzátoru generované motorem v režimu regenerativního brzdění zpět do elektrické sítě. Pro obvod zpětné vazby by měly být splněny dvě podmínky:
(1) Pokud frekvenční měnič pracuje normálně, zpětnovazební zařízení nefunguje. Zpětnovazební zařízení funguje pouze tehdy, když napětí stejnosměrné sběrnice překročí určitou hodnotu. Když napětí stejnosměrné sběrnice klesne zpět na normál, je třeba zpětnovazební zařízení včas vypnout, jinak se zvýší zátěž usměrňovacího obvodu.
(2) Zpětnovazební proud střídače by měl být regulovatelný.
Sekce střídače
Tyristory V1-V6 tvoří třífázový můstkový invertorový obvod. Tyristory mají výhody nízké ceny, jednoduchého ovládání, spolehlivého provozu a vyspělé technologie. Tyristory jsou však částečně řízené součástky a invertorový obvod složený z tyristorů musí zajistit, aby minimální úhel invertoru byl větší než 30°, jinak může snadno dojít k selhání invertoru. To však vede k tomu, že normální napětí na stejnosměrné sběrnici je vyšší než napětí invertoru. Invertorový obvod složený z tyristorů může spustit invertor vysláním spouštěcího impulsu, ale nemůže jej zastavit jeho zrušením. Pokud je spouštěcí impuls během inverze zrušen, bude to mít vážné následky v podobě selhání inverze. Proto je nutné k zastavení invertoru použít metodu odpojení stejnosměrného obvodu.
Funkce VT je dvojí: jednou je řízení spuštění nebo zastavení obvodu střídače. Když je VT zapnuto, je na můstek střídače přivedeno stejnosměrné napětí, aby se střídač spustil; když je VT vypnuto, obvod stejnosměrného proudu se odpojí a střídač se zastaví (v tomto okamžiku je spouštěcí impuls volitelný). Normální napětí stejnosměrné sběrnice je přibližně 600 V DC (s ohledem na kolísání síťového napětí ± 10 %). Spuštění a zastavení střídače závisí na velikosti napětí stejnosměrné sběrnice a využívá hysterezní řízení. Když je napětí stejnosměrné sběrnice vyšší než 1,2 × 600 V, střídač se spustí, a když je nižší než 1,1 × 600 V, střídač se vypne. Další funkcí VT je řízení velikosti proudu střídače.
Řízení proudu střídače
Při reverzaci jsou napětí stejnosměrné sběrnice a napětí střídače zapojeny paralelně se stejnou polaritou a napětí sběrnice je vyšší než napětí střídače. Indukčnost L se používá k vyrovnání rozdílu napětí. Řízení VT může využívat metodu PWM proudové hystereze a zde se používá metoda proudové hystereze.
Když iL < I Α L-IL, VT vede; Stejnosměrné napětí je přivedeno na induktor L a můstek střídače, čímž se v dráze 1 vytvoří proud a proud iL začne stoupat; když iL stoupne nad I3 L+IL, VT se vypne a induktor dále protéká diodou D. Proud iL začne klesat. Když iL klesne na I3 L-IL, VT opět vede a iL začne opět stoupat. Změnami zapnutí/vypnutí VT se proud střídače iL udržuje na nastavené hodnotě I3 a bez ohledu na to, jak se mění špičková hodnota napětí střídače, lze díky použití vysokofrekvenčního spínače udržovat indukčnost L velmi malou.
Stručně řečeno, vedení VT by mělo splňovat dvě podmínky současně: (1) stejnosměrné napětí Uc je vyšší než nastavená horní mez napětí; (2) proud střídače iL je menší než nastavená dolní mez proudu.
Vypnutí VT by mělo splňovat jednu z následujících dvou podmínek: (1) stejnosměrné napětí Uc je nižší než nastavená dolní mez napětí; (2) Když proud střídače iL překročí nastavenou horní mez.
Aby se zabránilo častému spínání VT, používá se pro napětí Uc a proud iL hysterezní řízení a šířka smyčky je rozdíl mezi nastavenou horní a dolní mezí.
Výpočet indukčnosti
Pro zjednodušení výpočtu a ignorování okamžité změny napětí střídače Vd Β, které je považováno za konstantní veličinu, lze získat následující rovnici: L diL dt=Uc Ud Β Řešením rovnice získáme t1=2ILL Uc Ud Β, kde IL - šířka hystereze proudu;
Uc - stejnosměrné napětí; Ud Β - průměrná hodnota napětí měniče.
V intervalu t2 se VT vypne a napětí nadále protéká dielektrikem D.
Existuje následující rovnice: L diL dt=- Ud Β Řešení: t2=2ILL Ud Β Perioda sekání: T=t1+t2=2ILLUc Ud Β (Uc Ud Β) Frekvence sekání: f=Ud Β (Uc Ud Β) Indukčnost IILLUc: L=Ud Β (Uc Ud Β) 2ILUCf. Výše uvedená rovnice ukazuje, že když je f velmi vysoké, L je velmi malé. To se liší od typických tyristorových měničů. Výše uvedený vzorec lze použít jako základ pro výběr indukčnosti.
Výpočet vybíjecího proudu kondenzátoru
Pouze když VT vede, může z kondenzátoru protékat vybíjecí proud. Průměrná hodnota vybíjecího proudu je tedy: Ic=t1 TI 3 L. Dosazením výše uvedeného vzorce do vzorce pro výpočet cyklu střídání dostaneme výsledek: Ic=Ud Β Uc I 3 L