El modo de retroalimentación energética permite realimentar la energía a la red eléctrica transformando la electricidad renovable generada al frenar el motor en corriente alterna a la misma frecuencia que la red, en lugar de consumir energía a través de resistencias. Sus principales procesos incluyen:
Conversión de energía: En el estado de generación de energía del motor eléctrico, el devanado del estator genera una corriente de inducción inversa, que aumenta el voltaje del bus de CC después de la rectificación del inversor.
Control inverso: cuando el voltaje de la placa base excede el umbral (por ejemplo, 1,2 veces el valor efectivo del voltaje de la red), el transformador controlable (por ejemplo, IGBT) cambia al estado invertido activo, invirtiendo la CC a CA en la red eléctrica.
Ajuste sincrónico: el circuito de control detecta el voltaje, la frecuencia y la fase de la red en tiempo real para garantizar que la corriente de retroalimentación esté sincronizada con la red y evitar la contaminación armónica.
Componentes y funciones clave
Módulo de potencia
Consiste en IGBT, que controla la dirección del flujo de energía a través de la modulación PWM para lograr la conmutación del modo rectificador y reverso.
Necesita soportar choques de alto voltaje, como el convertidor de frecuencia del elevador de potencia que utiliza módulos de cuatro cuadrantes para soportar el flujo de energía bidireccional.
Circuito de filtro
El armónico de alto nivel generado por el proceso de inversión se filtra, generalmente mediante circuitos LC, para garantizar que la calidad de la retroalimentación cumpla con los estándares de la red.
Circuito de control
Ajuste dinámicamente el ángulo de activación del inversor para mantener la estabilidad del voltaje de la placa base (por ejemplo, reduciendo automáticamente la potencia de retroalimentación cuando el voltaje de la red fluctúa).
Escenarios típicos de aplicación
Equipo de elevación: al descargar mercancías pesadas, el motor genera energía y la unidad de retroalimentación de energía puede recuperar más del 80% de la energía renovable.
Sistema de ascensor: Los convertidores de frecuencia de cuatro cuadrantes logran ahorros de energía a través del frenado por retroalimentación, como el diseño de rectificación modular del ascensor eléctrico.
Tráfico ferroviario: retroalimentación de alta potencia durante el frenado del tren, se necesita compatibilidad con la red.
Comparación del consumo energético del frenado y del frenado por retroalimentación
Características Consumo de energía Retroalimentación de energía de frenado
Consumo de energía a la resistencia, retroalimentación de calor a la red, reutilización
Baja eficiencia (desperdicio de energía) Alta (tasa de ahorro de energía de hasta un 30%)
Bajo costo (solo se requiere resistencia de frenado) Alto costo (se requiere un control de reversa complejo)
Potencia aplicable Pequeña y mediana potencia (<100kW) Alta potencia (>100kW)
Desafíos técnicos y soluciones
Compatibilidad con la red
Es necesario detectar el rango de fluctuación de voltaje de la red (por ejemplo, ± 20%) para evitar que la corriente de retroalimentación afecte la red.
Supresión de armónicos
Reduzca la THD (distorsión armónica total) a <5 % mediante el uso de filtrado multietapa (como el filtrado activo LC+).
Respuesta dinámica
El circuito de control debe completar el cambio de modo dentro de 10 ms para evitar la sobretensión en la línea del bus.