Le mode de récupération d'énergie permet de réinjecter de l'énergie dans le réseau en convertissant l'électricité renouvelable produite lors du freinage du moteur en courant alternatif à la même fréquence que le réseau, au lieu de consommer de l'énergie via des résistances. Ses principaux processus sont les suivants :
Conversion d'énergie : Lorsque le moteur électrique fonctionne en mode de production d'énergie, l'enroulement du stator génère un courant d'induction inverse, ce qui augmente la tension du bus CC après redressement par l'onduleur.
Commande inverse : Lorsque la tension de la carte mère dépasse le seuil (par exemple 1,2 fois la valeur efficace de la tension du réseau), le transformateur contrôlable (par exemple IGBT) passe à l'état inversé actif, inversant le courant continu en courant alternatif pour le réseau électrique.
Réglage synchrone : le circuit de commande détecte en temps réel la tension, la fréquence et la phase du réseau afin de garantir la synchronisation du courant de retour avec le réseau et d’éviter la pollution harmonique.
Composants et fonctions clés
Module d'alimentation
Il est composé d'IGBT, qui contrôle le sens du flux d'énergie par modulation PWM pour réaliser la rectification et la commutation en mode inverse.
Il est nécessaire de résister aux chocs à haute tension, comme ceux des convertisseurs de fréquence d'ascenseur utilisant des modules à quatre quadrants pour supporter un flux d'énergie bidirectionnel.
Circuit de filtrage
L'harmonique de haut niveau générée par le processus d'inversion est filtrée, généralement à l'aide de circuits LC, afin de garantir que la qualité de la rétroaction réponde aux normes du réseau.
Circuit de commande
Ajuster dynamiquement l'angle de déclenchement de l'onduleur pour maintenir la stabilité de la tension de la carte mère (par exemple, en réduisant automatiquement la puissance de rétroaction lorsque la tension du réseau fluctue).
Scénarios d'application typiques
Équipement de levage : Lors du déchargement de charges lourdes, le moteur génère de l'énergie, et l'unité de récupération d'énergie peut récupérer plus de 80 % d'énergie renouvelable.
Système d'ascenseur : Les convertisseurs de fréquence à quatre quadrants permettent de réaliser des économies d'énergie grâce au freinage par rétroaction, comme dans la conception de redressement modulaire de l'ascenseur motorisé.
Trafic ferroviaire : Retour de puissance élevé lors du freinage des trains, nécessite une compatibilité avec le réseau.
Comparaison de la consommation d'énergie au freinage et au freinage par retour d'information
Caractéristiques Consommation d'énergie Retour d'information sur l'énergie de freinage
Énergie produite pour la dissipation de chaleur des résistances, réinjectée dans le réseau et réutilisée
Faible rendement (gaspillage d'énergie) Élevé (taux d'économie d'énergie jusqu'à 30 %)
Faible coût (seule la résistance au freinage est requise) Coût élevé (une commande de marche arrière complexe est requise)
Puissance applicable Faible et moyenne puissance (<100 kW) Haute puissance (>100 kW)
Défis et solutions techniques
Compatibilité avec la grille
Il est nécessaire de détecter la plage de fluctuation de tension du réseau (par exemple ± 20%) afin d'éviter que le courant de retour n'ait un impact sur le réseau.
Suppression harmonique
Réduisez le THD (distorsion harmonique totale) à <5% en utilisant un filtrage multi-étapes (tel qu'un filtrage actif LC+).
Réponse dynamique
Le circuit de commande doit effectuer le changement de mode en moins de 10 ms afin d'éviter une surtension sur la ligne de bus.