A frekvenciaváltókat támogató berendezések szállítói emlékeztetnek arra, hogy az univerzális frekvenciaváltókból, aszinkron motorokból és mechanikus terhelésekből álló hagyományos frekvenciaszabályozó rendszerben, amikor a motor által hajtott bitenergia-terhelés kisül, a motor regeneratív energiatermelő fékezési állapotban lehet; Vagy amikor a motor nagy sebességről alacsony sebességre lassul (beleértve a leállást is), a frekvencia csökkenhet, de a motor mechanikai tehetetlensége miatt a motor regeneratív energiatermelő állapotban lehet, és az átviteli rendszerben tárolt mechanikai energiát az elektromos motor villamos energiává alakítja, amelyet az inverter hat egyenáramú diódáján keresztül visszajuttat az inverter egyenáramú áramkörébe.
Általánosságban elmondható, hogy a frekvenciaváltókban a megújuló energia feldolgozásának két leggyakrabban használt módszere létezik:
(1) A mesterségesen beállított kondenzátorral párhuzamosan kapcsolt „fékező ellenállás” az egyenáramú áramkörben, amelyet dinamikus fékezési állapotnak neveznek;
(2) visszajuttatni a hálózatra, ezt visszacsatolásos fékezési állapotnak nevezik (más néven regeneratív fékezési állapot). Létezik egy fékezési módszer is, az egyenáramú fékezés, amely olyan helyzetekben alkalmazható, amikor pontos parkolásra van szükség, vagy külső tényezők miatt a motorfék egyenetlen forgása szükséges az indítás előtt.
Könyvekben és kiadványokban számos szakértő beszélt az inverteres fékezés tervezéséről és alkalmazásáról, különösen az utóbbi időben sok cikk jelent meg az „energia-visszacsatolásos fékezésről”. A szerző ma egy új típusú fékezési módszert kínál, amely a „visszacsatolásos fékezés” négynegyedes működésének előnyeivel, a magas üzemi hatásfokkal rendelkezik, valamint a hálózat számára szennyezésmentes „energiafogyasztás-fékezés” és nagy megbízhatóság előnyeivel is rendelkezik.
Energiafék
Az egyenáramú körben beállított fékezési ellenállásnak a motor megújuló elektromos energiájának elnyelésére való felhasználását energiafogyasztású fékezésnek nevezzük.
Előnyei az egyszerű felépítés; Nem szennyezi a hálózatot (a visszacsatoláshoz képest), alacsony költség; Hátránya az alacsony üzemi hatásfok, különösen akkor, ha a gyakori fékezés sok energiát fogyaszt, és a fékezési ellenállás kapacitása megnő.
Általánosságban elmondható, hogy az általános frekvenciaváltókban a kis teljesítményű (22 kW alatti) frekvenciaváltók beépített fékegységgel rendelkeznek, csak fékellenállást kell hozzáadni. A nagy teljesítményű (22 kW feletti) frekvenciaváltók külső fékegységet és fékellenállást igényelnek.
Visszacsatoló fék
Az energia-visszacsatolásos fékezés eléréséhez feszültség-, frekvencia- és fázisszabályozás, visszacsatolásos áramszabályozás és egyéb feltételek szükségesek. Aktív megfordításos technológia alkalmazása a megújuló villamos energia hálózatba történő visszafordítására ugyanazzal a frekvenciával és fázissal, váltakozó árammal, így érhető el a fékezés.
A visszacsatolásos fékezés előnye, hogy négy kvadránst képes működtetni, ahogy a 3. ábra mutatja, az elektromos energia-visszacsatolás javítja a rendszer hatásfokát. Hátrányai a következők:
(1) Ez a visszacsatolásos fékezési módszer csak stabil, nem könnyen meghibásodó hálózati feszültség esetén alkalmazható (a hálózati feszültség ingadozása nem haladja meg a 10%-ot). Mivel az áramfejlesztő fékjének működése során a hálózati feszültség kiesési ideje meghaladja a 2 ms-ot, fázisváltási hiba léphet fel, ami károsíthatja a készüléket.
(2) A visszacsatolásban harmonikus szennyezés keletkezik a hálózatban.
(3) Komplex szabályozás, magas költségek.
Új típusú fékezés (kapacitív visszacsatolású fékezés)
Fő áramköri elv
Az egyenirányító rész egy közös, nem vezérelhető egyenirányító hidat használ az egyenirányításhoz, a szűrő áramkör egy közös elektrolitkondenzátort, a késleltető áramkör pedig kontaktort vagy vezérelhető szilíciumot. A töltés, a visszacsatolás útvonalának kialakítása érdekében az IGBT teljesítménymodult, a töltés, az L visszacsatoló ellenállást és a C nagyméretű elektrolitkondenzátort alkalmazzák (a kapacitás körülbelül nulla pont, a frekvenciaváltó operációs rendszerétől függően határozható meg). Az inverter rész az IGBT teljesítménymodulból áll. A védő áramkör az IGBT teljesítményellenállásból áll.
(1) Elektromos motor áramtermelésének üzemállapota
A CPU valós idejű monitorozással figyeli a bemeneti váltófeszültséget és az egyenáramú áramkör νd feszültségét, eldönti, hogy küldjön-e töltési jelet a VT1-nek. Amint a νd magasabb, mint a bemeneti váltófeszültség, amely megfelel az egyenfeszültség értékének (pl. 380VAC-530VDC), egy bizonyos értékre emelkedik, a CPU leállítja a VT3-at a VT1 impulzusvezetésén keresztül, hogy elérje a C elektrolitkondenzátor töltési folyamatát. Ekkor az L ellenállás elválik a C elektrolitkondenzátortól, így biztosítva, hogy a C elektrolitkondenzátor a biztonságos tartományon belül működjön.
(2) Villanymotor elektromos üzemállapota
Amikor a CPU érzékeli, hogy a rendszer már nincs feltöltve, elindítja a VT3 impulzust, így az L ellenálláson lévő vonal azonnali bal és jobb oldali negatív feszültséggé alakul (ahogy az az ikonon látható), plusz a C elektrolitkondenzátor feszültsége lehetővé teszi az energia visszacsatolását a kondenzátorról az egyenáramú áramkörbe. A CPU a C elektrolitkondenzátor feszültségének és egyenáramú áramköri feszültségének érzékelésével szabályozza a VT3 kapcsolási frekvenciáját és az üresedési arányt, így szabályozva a visszacsatoló áramot, hogy az νd egyenáramú áramköri feszültség ne tűnjön túl magasnak.
Rendszerbeli nehézségek
(1) Az ellenállás kiválasztása
(a) Figyelembe vesszük a működési feltételek sajátosságait, feltételezve, hogy a rendszerben valamilyen meghibásodás történik, ami a motorban lévő bit terhelésének szabadgyorsulásához vezet, amikor a motor energiatermelő üzemmódban van,
A megújuló energia hat folytonos áramú diódán keresztül jut vissza az egyenáramú áramkörbe, aminek következtében a νd megemelkedik, ami gyorsan feltölti a frekvenciaváltót, ekkor az áram nagy lesz. Ezért a kiválasztott ellenállásvezeték átmérőjének elég nagynak kell lennie ahhoz, hogy az áram áthaladjon rajta.
(b) a visszacsatolási hurokban, annak érdekében, hogy az elektrolitkondenzátor a következő töltés előtt a lehető legtöbb elektromos energiát szabadítsa fel, a közönséges vasmag (szilícium acéllemez) kiválasztása nem képes elérni a célt, a legjobb, ha a vas-oxid anyagból készült vasmagot választjuk, majd a fentiek alapján megvizsgáljuk az áramérték nagyságát, láthatjuk, hogy mekkora ez a vasmag, nem tudom, hogy van-e ilyen nagy vasmag a piacon, még ha van is, az ára biztosan nem lesz túl alacsony.
Ezért azt javaslom, hogy a töltési és visszacsatoló áramkörök mindegyike elektromos ellenállást használjon.
(2) Nehézségek az irányításban
(a) A frekvenciaváltó egyenáramú áramkörében a νd feszültség általában nagyobb, mint 500 VDC, és a C elektrolitkondenzátor ellenállásfeszültsége csak 400 VDC. Látható, hogy ennek a töltési folyamatnak a szabályozása nem hasonlít az energiafékezés (ellenállásfékezés) szabályozási módjához. Az ellenálláson lévő tranziens feszültsége erre csökken, a C elektrolitkondenzátor tranziens töltési feszültsége νc = νd - νL. Annak érdekében, hogy az elektrolitkondenzátor a biztonságos tartományon (≤400 V) belül működjön, hatékonyan kell szabályozni az ellenálláson lévő νL feszültségesést, amely az induktivitás nagyságától és az áram pillanatnyi változási sebességétől függ.
(b) A visszacsatolási folyamat során meg kell akadályozni, hogy a C elektrolitkondenzátor által felszabaduló elektromos energia túlzott egyenáramú áramköri feszültséget okozzon az ellenálláson keresztül, így a rendszer túlfeszültség-védelemmel működik.
Fő alkalmazások és alkalmazási példák
A frekvenciaváltó ezen új típusú fékezésének (kapacitív visszacsatolásos fékezés) előnyei miatt az utóbbi időben számos felhasználó javasolta, hogy ezt a rendszert a berendezéseik jellemzőivel szereljék fel. A technikai nehézségek miatt nem ismert, hogy külföldön létezik-e ilyen fékezési módszer. Jelenleg csak a Shandong Fengguan Electronics Co., Ltd. váltott át erre az új típusú bányászati felvonó sorozatra, amely kapacitív visszacsatolásos fékezést használt a frekvenciaváltóról, amely korábban visszacsatolásos fékezést használt (még mindig 2 db működik normál üzemmódban), eddig ez a kapacitív visszacsatolásos fékezésű frekvenciaváltó már régóta normálisan működik a Shandong Ningyang Biztonsági Szénbányában és a Shanxi Taiyuanban, kitöltve ezt a hiányt otthon.
A frekvenciaváltós alkalmazások területének bővülésével ez az alkalmazástechnológia nagyon ígéretes lesz, különösen a bányászati függesztett ketrecekben (személyzettel vagy rakodóval), a ferde kútú bányászati teherautókban (egy- vagy kéthengeres), az emelőgépekben és más iparágakban. Röviden, az energia-visszacsatoló eszközök iránti igény kihasználható.