Die Anbieter von Energiesparanlagen weisen darauf hin, dass in der industriellen Automatisierungsproduktion die mechanische Energie (potenzielle Energie, kinetische Energie) der sich bewegenden Last durch eine Energierückkopplungsvorrichtung in elektrische Energie (regenerierte elektrische Energie) umgewandelt und zur Nutzung durch andere nahegelegene elektrische Geräte in das Wechselstromnetz zurückgespeist wird, sodass das Motorantriebssystem den Verbrauch von Netzstromenergie pro Zeiteinheit reduzieren und somit das Ziel der Energieeinsparung erreichen kann.
Früher bestanden die Hauptschaltungen von Energierückkopplungsgeräten hauptsächlich aus Thyristoren und IGBTs. In den letzten Jahren werden in einigen neuen Energierückkopplungsgeräten auch intelligente Module wie IPMs verwendet, um die Systemstruktur zu vereinfachen.
(1) Thyristor-Energierückkopplungsgerät:
Der Hauptstromkreis der Energierückkopplung besteht aus Thyristoren, die zu den relativ frühen Bauelementen der Energierückkopplung zählen. Sie werden nicht nur in Frequenzumrichtern, sondern auch zur Bremsung einiger reversibler Gleichstrom-Drehzahlregelungssysteme eingesetzt.
① Vorwärtsbetrieb des Universal-Frequenzumrichters: Befindet sich der Motor im elektrischen Zustand, arbeitet der Gleichrichter des Frequenzumrichters, während der Thyristor im Energierückkopplungsgerät nicht angesteuert ist und sich im Sperrzustand befindet. Der Gleichrichter arbeitet in Vorwärtsrichtung. Der steuerbare Teil des Wechselrichters ist angesteuert, der nicht steuerbare Rückwärtsgleichrichter ist abgeschaltet, und der Wechselrichter arbeitet im Vorwärtsbetrieb.
② Umgekehrter Betriebszustand des Universal-Frequenzumrichters: Befindet sich der Motor im Generatorbetrieb, ist der Gleichrichter des Frequenzumrichters abgeschaltet, und die Thyristoren der Energierückkopplungseinrichtung werden aktiviert. Der steuerbare Teil des Wechselrichters ist weiterhin aktiv, der nicht steuerbare Rückwärtsgleichrichter arbeitet, und der Wechselrichter arbeitet in umgekehrter Richtung.
(2) IGBT-Energierückkopplungsgerät:
Der Hauptkreis der Energierückkopplung besteht aus IGBT-Bauelementen, die in allgemeinen Frequenzumrichtern weit verbreitet sind. Die mit den IGBT-Bauelementen integrierte Freilaufdiode kann aufgrund der Einschränkung durch die auf der Gleichstromseite angeschlossene Trenndiode nicht als Gleichrichter verwendet werden. Ihre Kosten dürften höher sein als die von Thyristor-Energierückkopplungsbauelementen.
① Vorwärtsbetrieb des Universal-Frequenzumrichters: Im elektrischen Zustand des Motors arbeitet der Gleichrichter des Frequenzumrichters, während die IGBTs der Energierückkopplungseinrichtung nicht angesteuert werden und sich im Sperrzustand befinden. Der Gleichrichter arbeitet in Vorwärtsrichtung. Die IGBTs im Wechselrichter werden angesteuert, und der ungesteuerte Rückwärtsgleichrichtungsteil befindet sich im Sperrzustand, während der Wechselrichter im Vorwärtsbetrieb arbeitet.
② Umgekehrter Betriebszustand des Universal-Frequenzumrichters: Befindet sich der Motor im Generatorbetrieb, ist der Gleichrichter des Frequenzumrichters abgeschaltet, und die IGBTs im Energierückkopplungsmodul werden aktiviert. Die IGBTs im Wechselrichter bleiben ebenfalls aktiviert, und der unkontrollierte Rückwärtsgleichrichtungsteil ist in Betrieb, wodurch der Wechselrichter rückwärts arbeitet.