Der Energierückkopplungsmodus ermöglicht die Rückspeisung von Energie ins Netz, indem der beim Bremsen des Motors erzeugte erneuerbare Strom in Wechselstrom mit der gleichen Frequenz wie das Netz umgewandelt wird, anstatt Energie über Widerstände zu verbrauchen. Zu den Kernprozessen gehören:
Energieumwandlung: Im Stromerzeugungszustand des Elektromotors erzeugt die Statorwicklung einen umgekehrten Induktionsstrom, der nach der Gleichrichtung durch den Wechselrichter die Zwischenkreisspannung erhöht.
Inverse Regelung: Wenn die Spannung auf dem Motherboard den Schwellenwert überschreitet (z. B. das 1,2-fache des Effektivwerts der Netzspannung), schaltet der steuerbare Transformator (z. B. IGBT) in den aktiven invertierenden Zustand und kehrt den Gleichstrom in Wechselstrom für das Stromnetz um.
Synchrone Anpassung: Die Steuerschaltung erfasst Netzspannung, Frequenz und Phase in Echtzeit, um sicherzustellen, dass der Rückkopplungsstrom mit dem Netz synchronisiert ist und um Oberwellenbelastung zu vermeiden.
Hauptkomponenten und Funktionen
Leistungsmodul
Es besteht aus einem IGBT, der die Energieflussrichtung durch PWM-Modulation steuert, um Gleichrichtung und Umkehrmodusumschaltung zu erreichen.
Er muss Hochspannungsstößen standhalten können, wie beispielsweise ein Frequenzumrichter für Aufzüge, der Vierquadrantenmodule zur Unterstützung eines bidirektionalen Energieflusses verwendet.
Filterschaltung
Die durch den Umkehrprozess erzeugten Oberwellen werden herausgefiltert, üblicherweise durch LC-Schwingkreise, um sicherzustellen, dass die Qualität der Rückkopplung den Netzstandards entspricht.
Steuerschaltung
Der Ansteuerwinkel des Wechselrichters wird dynamisch angepasst, um die Spannungsstabilität des Motherboards aufrechtzuerhalten (z. B. durch automatische Reduzierung der Rückkopplungsleistung bei Schwankungen der Netzspannung).
Typische Anwendungsszenarien
Hebezeuge: Beim Entladen schwerer Güter erzeugt der Motor Strom, und die Energierückgewinnungseinheit kann mehr als 80 % der erneuerbaren Energie zurückgewinnen.
Aufzugsystem: Vierquadranten-Frequenzumrichter erzielen Energieeinsparungen durch Rückkopplungsbremsung, wie sie beispielsweise beim modularen Gleichrichterdesign des Kraftaufzugs zum Einsatz kommt.
Schienenverkehr: Hohe Rückkopplungsleistung beim Bremsen des Zuges, Unterstützung der Netzkompatibilität erforderlich.
Vergleich von Energieverbrauchsbremsung und Feedback-Bremsung
Merkmale Energieverbrauch Bremsenergierückkopplung
Energierückführung vom Widerstandswärmeverbrauch zur Netznutzung
Geringe Effizienz (Energieverschwendung) Hohe Effizienz (Energieeinsparungsrate bis zu 30 %)
Niedrige Kosten (nur Bremswiderstand erforderlich) Hohe Kosten (komplexe Rückwärtssteuerung erforderlich)
Anwendbare Leistung Kleine und mittlere Leistung (<100 kW) Hohe Leistung (>100 kW)
Technische Herausforderungen und Lösungen
Netzkompatibilität
Es ist notwendig, den Spannungsschwankungsbereich des Netzes (z. B. ± 20 %) zu ermitteln, um zu vermeiden, dass Rückkopplungsströme das Netz beeinträchtigen.
Oberwellenunterdrückung
Reduzieren Sie den THD (Gesamtklirrfaktor) auf <5% durch mehrstufige Filterung (z.B. LC+ aktive Filterung).
Dynamisches Verhalten
Um eine Überspannung der Busleitung zu verhindern, muss der Steuerschaltkreis den Moduswechsel innerhalb von 10 ms abschließen.