विद्युत और विद्युत उद्योग में, आवृत्ति परिवर्तकों का उपयोग मुख्य रूप से ऊर्जा संरक्षण और उत्पादन प्रक्रियाओं में सुधार के लिए किया जाता है। मोटरों के लिए ऊर्जा-बचत और गति-नियंत्रण उपकरण के रूप में, इनका व्यापक रूप से धातुकर्म, विद्युत, जल आपूर्ति, पेट्रोलियम, रसायन, कोयला और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है। आवृत्ति परिवर्तक की ऊर्जा प्रतिक्रिया इकाई का सार सक्रिय व्युत्क्रमण है। सामान्य आवृत्ति परिवर्तक की ऊर्जा प्रतिक्रिया इकाई की कार्यान्वयन विधि, सामान्य आवृत्ति परिवर्तक के अग्र चरण के अनियंत्रित दिष्टकारी पर प्रति-समानांतर त्रि-चरण इन्वर्टर द्वारा पुनर्जीवित ऊर्जा को ग्रिड में प्रवाहित करना है। ऊर्जा प्रतिक्रिया इकाई का मुख्य परिपथ मुख्य रूप से एक इन्वर्टर ब्रिज से बना होता है जिसमें थाइरिस्टर, आईजीबीटी, आईपीएम मॉड्यूल और कुछ परिधीय परिपथ होते हैं।
इन्वर्टर ब्रिज का आउटपुट सिरा तीन चोक रिएक्टरों के माध्यम से फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर के इनपुट टर्मिनलों R, S और T से जुड़ा होता है, और इनपुट सिरा एक आइसोलेशन डायोड के माध्यम से यूनिवर्सल फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर के DC साइड के पॉजिटिव टर्मिनल से जुड़ा होता है ताकि "फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर एक्टिव इन्वर्टर ब्रिज ग्रिड" की दिशा में ऊर्जा का एकदिशीय प्रवाह सुनिश्चित हो सके। चोक रिएक्टर का कार्य वोल्टेज अंतर को संतुलित करना, धारा को सीमित करना और फ़िल्टर करना है, जो पावर ग्रिड को पुनर्योजी ऊर्जा की प्रतिक्रिया में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
सिस्टम की कार्य प्रक्रिया है: जब मोटर चल रही होती है, तो सक्रिय इन्वर्टर डिवाइस काम नहीं करता है, और इन्वर्टर स्विच ट्यूब सभी अवरुद्ध और बंद अवस्था में होते हैं; जब मोटर पुनर्योजी बिजली उत्पादन अवस्था में होती है, तो मोटर द्वारा ऊर्जा ग्रिड में वापस भेज दी जाती है, और सक्रिय इन्वर्टर डिवाइस को संचालित करने के लिए शुरू करने की आवश्यकता होती है।
ऊर्जा प्रतिक्रिया के दौरान सक्रिय इन्वर्टर उपकरण का सक्रियण आवृत्ति परिवर्तक के डीसी पक्ष वोल्टेज Ud के परिमाण द्वारा नियंत्रित होता है। इसका आधार यह है कि जब मोटर विद्युत अवस्था में होती है, तो आवृत्ति परिवर्तक का डीसी पक्ष वोल्टेज मूलतः स्थिर रहता है। जब मोटर जनरेटिंग ब्रेकिंग अवस्था में होती है, तो एसी मोटर की पुनर्योजी ऊर्जा आवृत्ति परिवर्तक के मध्य डीसी लिंक में ऊर्जा भंडारण संधारित्र को आवेशित करती है, जिससे डीसी बस वोल्टेज बढ़ जाता है। जब तक Ud के परिमाण का पता लगाया जाता है, मोटर की स्थिति निर्धारित की जा सकती है, और ऊर्जा प्रतिक्रिया प्राप्त करने के लिए सक्रिय इन्वर्टर उपकरण को नियंत्रित किया जा सकता है।
जब मोटर द्वारा ऊर्जा को डीसी पक्ष में वापस भेजा जाता है, जिससे डीसी बस वोल्टेज पावर ग्रिड लाइन के पीक वोल्टेज से अधिक हो जाता है, तो रिवर्स वोल्टेज के कारण यूनिवर्सल फ्रीक्वेंसी कनवर्टर का रेक्टिफायर ब्रिज बंद हो जाएगा; जब डीसी बस वोल्टेज बढ़ना जारी रहता है और शुरुआती सक्रिय इन्वर्टर वर्किंग वोल्टेज से अधिक हो जाता है, तो इन्वर्टर काम करना शुरू कर देता है, डीसी साइड से ग्रिड को ऊर्जा वापस भेजता है; जब डीसी बस वोल्टेज इन्वर्टर के ऑपरेटिंग वोल्टेज तक गिर जाता है, तो सक्रिय इन्वर्टर बंद हो जाता है।
मोटर मंदन और ब्रेकिंग के दौरान उत्पन्न पुनर्योजी ऊर्जा को पावर ग्रिड में भेजने के लिए एक सक्रिय इन्वर्टर का उपयोग करके, एक सार्वभौमिक आवृत्ति कनवर्टर, ब्रेकिंग प्रतिरोधों के पारंपरिक उपयोग के कारण तीव्र ब्रेकिंग और लगातार आगे/पीछे घूमने की आवश्यकताओं को पूरा करने में कम दक्षता और कठिनाई को दूर कर सकता है, जिससे सार्वभौमिक आवृत्ति कनवर्टर चार चतुर्भुजों में काम कर सकता है।
1) ऊर्जा प्रतिक्रिया नियंत्रण प्रणाली
एक पूर्ण ऊर्जा प्रतिक्रिया नियंत्रण प्रणाली को चरण, वोल्टेज, वर्तमान, आदि की नियंत्रण स्थितियों को पूरा करना चाहिए, जिसके लिए आवश्यक है कि प्रतिक्रिया प्रक्रिया को ग्रिड चरण के साथ सिंक्रनाइज़ किया जाना चाहिए, और सक्रिय इन्वर्टर डिवाइस को केवल तभी शुरू किया जाना चाहिए जब डीसी बस वोल्टेज एक निश्चित मूल्य से अधिक हो; सिस्टम को फीडबैक करंट की भयावहता को नियंत्रित करने में सक्षम होना चाहिए, जिससे मोटर के ब्रेकिंग टॉर्क को नियंत्रित किया जा सके और सटीक ब्रेकिंग प्राप्त हो सके।
2) दो प्रकार की सार्वभौमिक आवृत्ति परिवर्तक ऊर्जा प्रतिक्रिया इकाइयाँ
पहले, ऊर्जा प्रतिक्रिया इकाइयों का मुख्य परिपथ मुख्यतः थाइरिस्टर और आईजीबीटी से बना होता था। हाल के वर्षों में, कुछ नए प्रकार की ऊर्जा प्रतिक्रिया इकाइयों ने भी ऊर्जा प्रतिक्रिया इकाइयों की प्रणाली संरचना को सरल बनाने के लिए आईपीएम जैसे बुद्धिमान मॉड्यूल का उपयोग किया है।
(1) थाइरिस्टर ऊर्जा प्रतिक्रिया इकाई:
ऊर्जा पुनर्भरण मुख्य परिपथ थाइरिस्टर उपकरणों से बना होता है, जो एक प्रारंभिक ऊर्जा पुनर्भरण इकाई भी है। इसका उपयोग न केवल आवृत्ति परिवर्तकों में, बल्कि कुछ डीसी प्रतिवर्ती गति नियंत्रण प्रणालियों के ब्रेकिंग में भी किया जाता है।
1 यूनिवर्सल फ्रीक्वेंसी कन्वर्टर की फॉरवर्ड वर्किंग स्टेट: जब मोटर इलेक्ट्रिक स्टेट में होती है, तो फ्रीक्वेंसी कन्वर्टर का रेक्टिफायर काम कर रहा होता है, जबकि एनर्जी फीडबैक यूनिट में थाइरिस्टर डिवाइस ट्रिगर नहीं होता है और कट-ऑफ स्टेट में होता है, और रेक्टिफायर फॉरवर्ड ऑपरेशन में होता है। इन्वर्टर का नियंत्रणीय इन्वर्टर भाग काम करने के लिए ट्रिगर होता है, अनियंत्रित रिवर्स रेक्टिफिकेशन भाग कट-ऑफ स्टेट में होता है, और इन्वर्टर फॉरवर्ड ऑपरेशन में होता है।
2 यूनिवर्सल फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर की रिवर्स कार्यशील अवस्था: जब मोटर जनरेटिंग अवस्था में होती है, फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर का रेक्टिफायर कट-ऑफ अवस्था में होता है, और ऊर्जा फ़ीडबैक इकाई में थाइरिस्टर उपकरण काम करने के लिए ट्रिगर होते हैं। इन्वर्टर का नियंत्रणीय इन्वर्टर भाग अभी भी काम करने के लिए ट्रिगर होता है, अनियंत्रित रिवर्स रेक्टिफिकेशन भाग कार्यशील अवस्था में होता है, और इन्वर्टर रिवर्स में काम कर रहा होता है।
(2) आईजीबीटी ऊर्जा फीडबैक इकाई:
ऊर्जा प्रतिपुष्टि मुख्य परिपथ IGBT उपकरणों से बना होता है, जिनका उपयोग सामान्य आवृत्ति परिवर्तकों में सबसे अधिक होता है। IGBT उपकरणों के साथ एकीकृत फ्रीव्हीलिंग डायोड को DC पक्ष से जुड़े आइसोलेशन डायोड की सीमाओं के कारण दिष्टकारी उपकरण के रूप में उपयोग नहीं किया जा सकता है। इसकी लागत थाइरिस्टर ऊर्जा प्रतिपुष्टि इकाई की तुलना में अधिक होनी चाहिए।
1. सार्वभौमिक आवृत्ति कनवर्टर की अग्रगामी कार्यशील अवस्था: जब मोटर विद्युत अवस्था में होती है, तो आवृत्ति कनवर्टर का रेक्टिफायर कार्य कर रहा होता है, जबकि ऊर्जा प्रतिक्रिया इकाई में IGBT उपकरण चालू नहीं होता है और कट-ऑफ अवस्था में होता है, और रेक्टिफायर अग्रगामी दिशा में कार्य कर रहा होता है। इन्वर्टर में IGBT उपकरण चालू होते हैं और अनियंत्रित रिवर्स रेक्टिफिकेशन भाग कट-ऑफ अवस्था में होता है, जबकि इन्वर्टर अग्रगामी संचालन में होता है।
2 यूनिवर्सल फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर की रिवर्स कार्यशील अवस्था: जब मोटर जनरेटिंग अवस्था में होती है, फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर का रेक्टिफायर कट-ऑफ अवस्था में होता है, और ऊर्जा फ़ीडबैक इकाई में IGBT उपकरण चालू होता है। इन्वर्टर में IGBT उपकरण अभी भी चालू रहता है, और अनियंत्रित रिवर्स रेक्टिफिकेशन भाग चालू रहता है, जिससे इन्वर्टर रिवर्स में काम करता है।