I kraft- og elindustrien anvendes frekvensomformere primært til energibesparelse og forbedring af produktionsprocesser. Som energibesparende og hastighedsregulerende enheder til motorer anvendes de i vid udstrækning inden for metallurgi, kraft, vandforsyning, olie, kemi, kul og andre områder. Essensen af frekvensomformerens energifeedbackenhed er aktiv inversion. Implementeringsmetoden for energifeedbackenheden i den generelle frekvensomformer er at føre den regenererede energi til nettet via antiparallelle trefasede invertere ved den ukontrollerede ensretter i den generelle frekvensomformers forreste trin. Hovedkredsløbet i energifeedbackenheden består hovedsageligt af en inverterbro bestående af tyristorer, IGBT'er, IPM-moduler og nogle perifere kredsløb.
Udgangsenden af inverterbroen er forbundet til indgangsterminalerne R, S og T på frekvensomformeren via tre drosselspoler, og indgangsenden er forbundet til den positive terminal på DC-siden af den universelle frekvensomformer via en isoleringsdiode for at sikre den ensrettede strøm af energi i retning af "frekvensomformerens aktive inverterbro-net". Funktionen af en drosselspole er at afbalancere spændingsforskellen, begrænse strømmen og filtrere, hvilket spiller en nøglerolle i feedbacken af regenerativ energi til elnettet.
Systemets arbejdsproces er som følger: Når motoren kører, fungerer den aktive inverterenhed ikke, og inverterens kontaktrør er alle blokerede og i slukket tilstand. Når motoren er i en regenerativ strømgenereringstilstand, føres energi tilbage til nettet af motoren, og den aktive inverterenhed skal startes for at fungere.
Aktiveringen af den aktive inverterenhed under energifeedback styres af størrelsen af DC-sidespændingen Ud på frekvensomformeren. Grundlaget er, at når motoren er i elektrisk tilstand, forbliver DC-sidespændingen på frekvensomformeren stort set konstant. Når motoren er i en genererende bremsetilstand, oplader AC-motorens regenerative energi energilagringskondensatoren i frekvensomformerens midterste DC-link, hvilket får DC-busspændingen til at stige. Så længe størrelsen af Ud detekteres, kan motorens tilstand bestemmes, og den aktive inverterenhed kan styres for at opnå energifeedback.
Når motoren føres tilbage til DC-siden af energien, hvilket får DC-busspændingen til at overstige peakspændingen på elnettet, vil ensretterbroen på universalfrekvensomformeren lukke ned på grund af den omvendte spænding. Når DC-busspændingen fortsætter med at stige og overstiger den aktive startspænding for inverteren, begynder inverteren at arbejde og fører energi tilbage til nettet fra DC-siden. Når DC-busspændingen falder til inverterens driftsspænding, slukkes den aktive inverter.
Ved at bruge en aktiv inverter til at tilbageføre den regenerative energi, der genereres under motordeceleration og bremsning, til elnettet, kan en universalfrekvensomformer overvinde den lave effektivitet og vanskeligheden ved at opfylde kravene til hurtig bremsning og hyppig frem/tilbage-rotation, der forårsages af den traditionelle brug af bremsemodstande, hvilket gør det muligt for den universelle frekvensomformer at fungere i fire kvadranter.
1) Energifeedback-kontrolsystem
Et komplet energifeedback-styringssystem skal opfylde styringsbetingelserne for fase, spænding, strøm osv., hvilket kræver, at feedbackprocessen skal synkroniseres med netfasen, og den aktive inverterenhed bør kun startes, når DC-busspændingen overstiger en bestemt værdi. Systemet skal være i stand til at styre størrelsen af feedbackstrømmen og derved styre motorens bremsemoment og opnå præcis bremsning.
2) To typer universelle frekvensomformer-energifeedbackenheder
Tidligere bestod hovedkredsløbet i energifeedbackenheder hovedsageligt af tyristorer og IGBT'er. I de senere år har nogle nye typer energifeedbackenheder også brugt intelligente moduler såsom IPM til at forenkle systemstrukturen i energifeedbackenheder.
(1) Thyristor energifeedbackenhed:
Hovedkredsløbet for energifeedback består af tyristorkomponenter, som også er en tidlig energifeedbackenhed. Den bruges ikke kun i frekvensomformere, men også til bremsning af nogle reversible DC-hastighedsstyringssystemer.
① Fremadgående driftstilstand for universalfrekvensomformeren: Når motoren er i elektrisk tilstand, arbejder frekvensomformerens ensretter, mens tyristorenheden i energifeedbackenheden ikke udløses og er i afskåret tilstand, og ensretteren arbejder i fremadgående retning. Den styrbare inverterdel af inverteren udløses, den ustyrbare omvendte ensretterdel er i afskåret tilstand, og inverteren er i fremadgående drift.
② Omvendt driftstilstand for universalfrekvensomformer: Når motoren er i genererende tilstand, er frekvensomformerens ensretter i afbrydelsestilstand, og tyristorkomponenterne i energifeedbackenheden udløses. Den styrbare inverterdel af inverteren udløses stadig, den ustyrbare omvendte ensretningsdel er i driftstilstand, og inverteren arbejder i omvendt tilstand.
(2) IGBT-energifeedbackenhed:
Hovedkredsløbet for energifeedback består af IGBT-komponenter, som oftest anvendes i generelle frekvensomformere. Den friløbende diode, der er integreret i IGBT-komponenter, kan ikke bruges som ensretter på grund af begrænsningen af den isolationsdiode, der er forbundet til DC-siden. Dens pris bør være højere end prisen på tyristor-energifeedbackenheden.
① Den universelle frekvensomformers fremadgående driftstilstand: Når motoren er i elektrisk tilstand, arbejder frekvensomformerens ensretter, mens IGBT-enheden i energifeedbackenheden ikke udløses og er i afbrudt tilstand, og ensretteren arbejder i fremadgående retning. IGBT-enhederne i inverteren udløses, og den ukontrollerede omvendte ensretterdel er i afbrudt tilstand, mens inverteren er i fremadgående drift.
② Omvendt driftstilstand for universalfrekvensomformer: Når motoren er i genererende tilstand, er frekvensomformerens ensretter i afbrydelsestilstand, og IGBT-enheden i energifeedbackenheden udløses til at arbejde. IGBT-enhederne i inverteren udløses stadig til at arbejde, og den ukontrollerede omvendte ensretningsdel er i drift, hvilket får inverteren til at arbejde i omvendt tilstand.