Il fornitore dell'unità di retroazione ricorda che la maggior parte dei convertitori di frequenza comuni utilizza ponti raddrizzatori a diodi per convertire la corrente alternata in continua, e quindi utilizza la tecnologia inverter IGBT per convertire la corrente continua in corrente alternata con tensione e frequenza regolabili per controllare i motori a corrente alternata. Questo tipo di convertitore di frequenza può funzionare solo in modalità elettrica, quindi è chiamato convertitore di frequenza a due quadranti. A causa dell'utilizzo di un ponte raddrizzatore a diodi nel convertitore di frequenza a due quadranti, è impossibile ottenere un flusso di energia bidirezionale, quindi non è possibile restituire l'energia dal sistema di retroazione del motore alla rete elettrica. In alcune applicazioni in cui i motori elettrici necessitano di retroazione energetica, come ascensori, montacarichi, centrifughe e gruppi di pompaggio, è possibile aggiungere solo un'unità di frenatura a resistenza al convertitore di frequenza a due quadranti per assorbire l'energia di retroazione del motore elettrico. Inoltre, i ponti raddrizzatori a diodi possono causare un grave inquinamento armonico nella rete elettrica.
I moduli di potenza IGBT possono ottenere un flusso di energia bidirezionale. Se l'IGBT viene utilizzato come ponte raddrizzatore, un DSP ad alta velocità e potenza di calcolo viene utilizzato per generare impulsi di controllo SVPWM. Da un lato, può regolare il fattore di potenza in ingresso, eliminare l'inquinamento armonico nella rete elettrica e rendere l'inverter un vero e proprio "prodotto ecologico". Dall'altro, l'energia generata dal feedback del motore elettrico può essere reimmessa nella rete elettrica, ottenendo effetti di risparmio energetico.
Per un motore elettrico, i cosiddetti quattro quadranti si riferiscono alla sua curva caratteristica meccanica che può operare in tutti e quattro i quadranti dell'asse matematico. Il primo quadrante è in uno stato elettrico diretto, il secondo quadrante è in uno stato di frenatura a retroazione, il terzo quadrante è in uno stato elettrico inverso e il quarto quadrante è in uno stato di frenatura inversa. Un convertitore di frequenza in grado di azionare il motore in quattro quadranti è chiamato convertitore di frequenza a quattro quadranti. In parole povere, un convertitore di frequenza ordinario a due quadranti può azionare il motore solo in avanti o indietro. Lavora nei quadranti uno e tre. L'energia cinetica generata quando il motore elettrico è al minimo può essere solo sprecata. Un convertitore di frequenza a quattro quadranti (che si riferisce alla frenatura di un motore elettrico) non solo può azionare il motore sia in avanti che in indietro, ma anche convertire l'energia cinetica del motore al minimo in energia elettrica e immetterla nella rete elettrica. Fa funzionare il motore elettrico nello stato di generatore. Più comunemente utilizzato in situazioni di miglioramento.
Il convertitore di frequenza a quattro quadranti soddisfa diversi requisiti applicativi industriali, ed è particolarmente adatto per carichi ad elevata energia potenziale inerziale, come le apparecchiature di sollevamento. L'apparecchiatura ha un'elevata inerzia rotazionale GD e appartiene al sistema di funzionamento continuo ripetuto a breve termine. La riduzione della decelerazione da alta a bassa velocità è notevole e il tempo di frenata è breve, richiedendo un potente effetto frenante o una frenatura elettrica per impieghi gravosi a lungo termine. Per migliorare il risparmio energetico e ridurre le perdite di energia durante il processo di frenata, l'energia di decelerazione viene recuperata e reimmessa nella rete elettrica, ottenendo effetti di risparmio energetico e protezione ambientale.
L'applicazione tipica di un convertitore di frequenza a quattro quadranti è in situazioni con potenziali caratteristiche di carico, come ascensori, trazione di locomotive, macchine per il kowtowing dei giacimenti petroliferi, centrifughe, ecc. In alcune applicazioni ad alta potenza, è necessario anche un convertitore di frequenza a quattro quadranti per ridurre l'inquinamento armonico nella rete elettrica.
I vantaggi di un convertitore di frequenza a quattro quadranti
1. Rispetto ai tradizionali convertitori di frequenza a due quadranti, è più efficiente dal punto di vista energetico; il convertitore di frequenza a quattro quadranti utilizza moduli IGBT come dispositivi di raddrizzamento per ottenere un flusso di energia bidirezionale. Senza la necessità di dispositivi esterni, può restituire l'energia rigenerata alla rete elettrica, garantendo un funzionamento a risparmio energetico.
2. Ridurre la corrente armonica sul lato rete e raggiungere un fattore di potenza prossimo a 1 a pieno carico; i normali convertitori di frequenza, a causa dell'uso del raddrizzatore a diodi, generano una percentuale significativa di componenti armoniche, causando un grave inquinamento della rete elettrica, interferendo con il normale funzionamento di altre apparecchiature e persino danneggiandole. Il convertitore di frequenza vettoriale a quattro quadranti utilizza moduli IGBT come dispositivi di raddrizzamento e genera impulsi di controllo PWM con DSP ad alta velocità e potenza di calcolo, in grado di regolare il fattore di potenza ed eliminare l'inquinamento armonico nella rete elettrica, rendendo il convertitore di frequenza un vero e proprio "prodotto ecologico".