I fornitori di dispositivi di retroazione energetica per convertitori di frequenza ricordano che nei sistemi di controllo della frequenza tradizionali composti da convertitori di frequenza, motori asincroni e carichi meccanici, quando il carico potenziale trasmesso dal motore diminuisce, il motore potrebbe trovarsi in uno stato di frenata rigenerativa; oppure, quando il motore decelera da alta a bassa velocità (inclusa la fase di parcheggio), la frequenza potrebbe diminuire improvvisamente, ma a causa dell'inerzia meccanica del motore, potrebbe trovarsi in uno stato di generazione di energia rigenerativa. Esistono due metodi per gestire l'energia rigenerativa del convertitore di frequenza: uno è il metodo di scarica dell'energia tramite resistenza; un altro metodo è il metodo di retroazione inversa. Il metodo di retroazione inversa è una struttura "Dual PWM" composta da elementi di commutazione completamente controllati, ma il suo costo elevato ne limita la diffusione. Di seguito è riportata un'introduzione a un nuovo metodo di retroazione per la rigenerazione dell'energia in un convertitore di frequenza.
Principio di funzionamento del feedback energetico
Il feedback dell'energia rigenerativa consiste nel restituire alla rete elettrica l'energia elettrica accumulata alle due estremità del condensatore di filtraggio, generata dal motore in frenata rigenerativa. Come circuito di feedback, devono essere soddisfatte due condizioni:
(1) Quando il convertitore di frequenza funziona normalmente, il dispositivo di retroazione non funziona. Il dispositivo di retroazione funziona solo quando la tensione del bus CC è superiore a un certo valore. Quando la tensione del bus CC torna alla normalità, il dispositivo di retroazione deve essere spento tempestivamente, altrimenti aumenterà il carico sul circuito raddrizzatore.
(2) La corrente di feedback dell'inverter deve essere controllabile.
Sezione inverter
I tiristori V1-V6 formano un circuito inverter a ponte trifase. I tiristori presentano i vantaggi di basso costo, semplicità di controllo, funzionamento affidabile e tecnologia avanzata. Tuttavia, i tiristori sono componenti semi-controllati e il circuito inverter composto da tiristori deve garantire che l'angolo minimo dell'inverter sia maggiore di 30°, altrimenti è facile causare un guasto dell'inverter, ma questo rende la tensione normale del bus CC superiore alla tensione dell'inverter. Il circuito inverter composto da tiristori può avviare l'inverter emettendo un impulso di trigger, ma non può arrestarlo annullando l'impulso di trigger. Se l'impulso di trigger viene annullato durante l'inversione, si verificheranno gravi conseguenze in termini di guasto dell'inversione. Pertanto, è necessario utilizzare il metodo di interruzione del circuito CC per arrestare l'inverter.
La funzione del VT è duplice: la prima è controllare l'avvio o l'arresto del circuito dell'inverter. Quando il VT è acceso, la tensione CC viene applicata al ponte dell'inverter per avviare l'inverter; quando il VT è spento, il circuito CC viene interrotto e l'inverter si arresta (in questo momento, l'impulso di trigger è opzionale). La tensione normale del bus CC è di circa 600 V CC (considerando una fluttuazione del ± 10% della tensione di rete). L'avvio e l'arresto dell'inverter dipendono dall'entità della tensione del bus CC e adottano il controllo dell'isteresi. Quando la tensione del bus CC è superiore a 1,2 × 600 V, l'inverter si avvia, mentre quando è inferiore a 1,1 × 600 V, l'inverter si spegne. Un'altra funzione del VT è controllare l'entità della corrente dell'inverter.
Controllo della corrente dell'inverter
In caso di inversione, la tensione del bus CC e la tensione dell'inverter sono collegate in parallelo con la stessa polarità e la tensione del bus è superiore alla tensione dell'inverter. L'induttanza L viene utilizzata per bilanciare la differenza di tensione. Il controllo del VT può adottare il metodo di controllo dell'isteresi di corrente PWM, e in questo caso viene utilizzato il metodo dell'isteresi di corrente.
Quando iL < I Α L-IL, VT conduce; La tensione in corrente continua viene applicata all'induttore L e al ponte dell'inverter, formando una corrente nel percorso ①, e la corrente iL inizia a salire; Quando iL sale al di sopra di I3 L+IL, VT viene spento e l'induttore continua a fluire attraverso il diodo D. La corrente iL inizia a diminuire. Quando iL scende a I3 L-IL, VT conduce nuovamente e iL inizia di nuovo a salire. Grazie alle variazioni di accensione/spegnimento di VT, la corrente dell'inverter iL viene mantenuta al valore impostato I3 e, indipendentemente da come cambia il valore di picco della tensione dell'inverter, grazie all'uso del controllo dell'interruttore ad alta frequenza, l'induttanza L può essere mantenuta molto piccola.
In sintesi, la conduzione di VT dovrebbe soddisfare due condizioni simultaneamente: (1) la tensione CC Uc è superiore al limite superiore della tensione impostato; (2) quando la corrente dell'inverter iL è inferiore al limite inferiore di corrente impostato.
Lo spegnimento del VT deve soddisfare una delle due condizioni seguenti: (1) la tensione CC Uc è inferiore al limite inferiore della tensione impostato; (2) quando la corrente dell'inverter iL supera il limite superiore impostato.
Per evitare frequenti commutazioni del TV, per la tensione Uc e la corrente iL viene utilizzato il controllo dell'isteresi e la larghezza del loop è la differenza tra i limiti superiore e inferiore impostati.
Calcolo dell'induttanza
Per semplificare il calcolo e ignorare la variazione istantanea della tensione dell'inverter Vd Β, che è considerata una grandezza costante, si può ottenere la seguente equazione: L diL dt=Uc Ud Β Risolvendo l'equazione si ottiene t1=2ILL Uc Ud Β, dove IL - ampiezza di isteresi della corrente;
Uc - tensione continua; Ud Β - valore medio della tensione dell'inverter.
Nell'intervallo t2, VT viene spento e la tensione continua a fluire attraverso D.
Esiste la seguente equazione: L diL dt=- Ud Β Soluzione: t2=2ILL Ud Β Periodo di chopping: T=t1+t2=2ILLUc Ud Β (Uc Ud Β) Frequenza di chopping: f=Ud Β (Uc Ud Β) IILLUc Induttanza: L=Ud Β (Uc Ud Β) 2ILUCf. L'equazione precedente indica che quando f è molto alta, L è molto piccola. Questo è diverso dai tipici circuiti inverter a tiristori. La formula precedente può essere utilizzata come base per la selezione dell'induttanza.
Calcolo della corrente di scarica del condensatore
Solo quando il VT è in conduzione, può esserci una corrente di scarica che fuoriesce dal condensatore. Pertanto, il valore medio della corrente di scarica è: Ic=t1 TI 3 L. Sostituendo la formula precedente nella formula del ciclo di chopping, il risultato è: Ic=Ud Β Uc I 3 L