A frekvenciaváltók energia-visszacsatoló eszközeinek szállítói emlékeztetnek arra, hogy a frekvenciaváltókból, aszinkron motorokból és mechanikus terhelésekből álló hagyományos frekvenciaszabályozó rendszerekben, amikor a motor által közvetített potenciális terhelés csökken, a motor regeneratív fékezési állapotban lehet; Vagy amikor a motor nagy sebességről alacsony sebességre lassul (beleértve a parkolást is), a frekvencia hirtelen csökkenhet, de a motor mechanikai tehetetlensége miatt regeneratív energiatermelési állapotban lehet. A frekvenciaváltó regeneratív energiájának kezelésére két módszer létezik: az egyik az ellenállás-energia kisütési módszer; a másik módszer az inverz visszacsatolási módszer. Az inverz visszacsatolási módszer egy "kettős PWM" struktúra, amely teljesen vezérelt kapcsolóelemekből áll, de magas költsége korlátozza széles körű elterjedését. Az alábbiakban egy új visszacsatolási módszert mutatunk be az energia regenerálására egy frekvenciaváltóban.
Az energia-visszacsatolás működési elve
A regeneratív energia visszacsatolása a szűrőkondenzátor mindkét végén felhalmozódott, a motor által regeneratív fékezés közben termelt elektromos energia visszacsatolását jelenti a hálózatba. Visszacsatoló áramkörként két feltételnek kell teljesülnie:
(1) Amikor a frekvenciaváltó normálisan működik, a visszacsatoló eszköz nem működik. A visszacsatoló eszköz csak akkor működik, ha az egyenáramú buszfeszültség meghalad egy bizonyos értéket. Amikor az egyenáramú buszfeszültség visszaesik a normál értékre, a visszacsatoló eszközt időben ki kell kapcsolni, különben az növeli az egyenirányító áramkör terhelését.
(2) Az inverter visszacsatoló áramának szabályozhatónak kell lennie.
Inverter rész
A V1-V6 tirisztorok háromfázisú hídkapcsolású inverter áramkört alkotnak. A tirisztorok előnyei az alacsony költség, az egyszerű vezérlés, a megbízható működés és az érett technológia. A tirisztorok azonban félig vezérelt alkatrészek, és a tirisztorokból álló inverter áramkörnek biztosítania kell, hogy az inverter minimális szöge nagyobb legyen, mint 30°, különben könnyen meghibásodhat az inverter, de ez az egyenáramú busz normál feszültségét magasabbá teszi, mint az inverter feszültsége. A tirisztorokból álló inverter áramkör egy trigger impulzus kibocsátásával elindíthatja az invertert, de a trigger impulzus megszakításával nem tudja leállítani az invertert. Ha az inverter impulzus megszakításra kerül az inverzió során, az súlyos következményekkel járhat az inverzió meghibásodása miatt. Ezért az inverter leállításához az egyenáramú áramkör megszakításának módszerét kell alkalmazni.
A VT kettős funkcióval rendelkezik: az egyik az inverter áramkör indításának vagy leállításának vezérlése. A VT bekapcsolásakor az inverter hídjára egyenfeszültség kerül, amely elindítja az invertert; a VT kikapcsolásakor az egyenáramú áramkör lekapcsolódik, és az inverter leáll (ebben az időben a trigger impulzus opcionális). Az egyenáramú busz normál feszültsége körülbelül 600 V (a hálózati feszültség ± 10%-os ingadozását figyelembe véve). Az inverter indítása és leállítása az egyenáramú busz feszültségének nagyságától függ, és hiszterézis vezérlést alkalmaz. Amikor az egyenáramú busz feszültsége meghaladja az 1,2 × 600 V-ot, az inverter elindul, és amikor alacsonyabb, mint 1,1 × 600 V, az inverter kikapcsol. A VT másik funkciója az inverter áramának nagyságának szabályozása.
Az inverter áramának szabályozása
Irányváltáskor az egyenáramú buszfeszültség és az inverter feszültsége párhuzamosan, azonos polaritással van kötve, és a buszfeszültség magasabb, mint az inverter feszültsége. Az L induktivitás a feszültségkülönbség kiegyenlítésére szolgál. A VT vezérlése PWM áramhiszterézis szabályozási módszert alkalmazhat, és itt az áramhiszterézis módszert alkalmazzák.
Amikor iL<I Α L-IL, a VT vezet; Az egyenáramú feszültség az L induktivitásra és az inverter hídra kerül, áramot képezve az 1. útvonalon, és az iL áram emelkedni kezd; Amikor iL az I3 L+IL fölé emelkedik, a VT kikapcsol, és az induktor tovább folyik a D diódán keresztül. Az iL áram csökkenni kezd. Amikor iL az I3 L-IL értékre csökken, a VT újra vezet, és az iL újra emelkedni kezd. A VT be-/kikapcsolási változásai révén az inverter árama iL egy beállított I3 értéken marad, és függetlenül az inverter feszültségének csúcsértékétől, a nagyfrekvenciás kapcsolóvezérlésnek köszönhetően az L induktivitás nagyon kicsin tartható.
Összefoglalva, a feszültségváltó vezetésének két feltételnek kell egyszerre teljesülnie: (1) az Uc egyenfeszültségnek magasabbnak kell lennie, mint a beállított feszültség felső határérték; (2) Az inverter áramának iL kisebbnek kell lennie, mint a beállított alsó áramhatárérték.
A VT leállításához a következő két feltétel egyikének kell teljesülnie: (1) az Uc egyenfeszültség alacsonyabb, mint a beállított alsó feszültséghatár; (2) Amikor az iL inverteráram meghaladja a beállított felső határértéket.
A feszültségváltó gyakori kapcsolásának elkerülése érdekében hiszterézis szabályozást alkalmaznak az Uc feszültség és az iL áram esetében, a hurok szélessége pedig a beállított felső és alsó határértékek közötti különbség.
Az induktivitás kiszámítása
A számítás egyszerűsítése és az inverter feszültségének Vd Β pillanatnyi változásának elhanyagolása érdekében, amelyet állandó mennyiségnek tekintünk, a következő egyenlet adódik: L diL dt=Uc Ud Β Az egyenlet megoldása t1=2ILL Uc Ud Β-t eredményez, ahol IL - az áram hiszterézisének szélessége;
Uc - DC feszültség; Ud Β - az inverter feszültségének átlagos értéke.
A t2 intervallumban a VT kikapcsol, és a feszültség továbbra is folyik a D-n keresztül.
A következő egyenlet adódik: L diL dt=- Ud Β Megoldás: t2=2ILL Ud Β Vágási periódus: T=t1+t2=2ILLUc Ud Β (Uc Ud Β) Vágási frekvencia: f=Ud Β (Uc Ud Β) IILLUc induktivitás: L=Ud Β (Uc Ud Β) 2ILUCf. A fenti egyenlet azt jelzi, hogy amikor f nagyon magas, L nagyon kicsi. Ez eltér a tipikus tirisztoros inverter áramköröktől. A fenti képlet alapul szolgálhat az induktivitás kiválasztásához.
A kondenzátor kisülési áramának kiszámítása
Csak akkor folyhat ki kisülési áram a kondenzátorból, amikor a feszültségváltó vezet. Ezért a kisülési áram átlagértéke: Ic=t1/TI/3L. A fenti képletet behelyettesítve a megszakítási ciklus képletébe, az eredmény: Ic=Ud/Β/Uc/I/3L