La modalità di feedback energetico consente di reimmettere energia nella rete elettrica convertendo l'elettricità rinnovabile generata durante la frenata del motore in corrente alternata alla stessa frequenza della rete, anziché consumare energia tramite resistori. I suoi processi principali includono:
Conversione dell'energia: nello stato di generazione di potenza del motore elettrico, l'avvolgimento dello statore genera una corrente di induzione inversa, che aumenta la tensione del bus CC dopo la rettifica da parte dell'inverter.
Controllo inverso: quando la tensione della scheda madre supera la soglia (ad esempio 1,2 volte il valore effettivo della tensione di rete), il trasformatore controllabile (ad esempio IGBT) passa allo stato invertito attivo, invertendo la corrente continua in corrente alternata verso la rete elettrica.
Regolazione sincrona: il circuito di controllo rileva la tensione, la frequenza e la fase della rete in tempo reale per garantire che la corrente di feedback sia sincronizzata con la rete ed evitare l'inquinamento armonico.
Componenti e funzioni chiave
Modulo di potenza
È costituito da un IGBT che controlla la direzione del flusso di energia tramite modulazione PWM per ottenere la commutazione della modalità di rettifica e inversione.
Necessità di resistere a shock ad alta tensione, come il convertitore di frequenza dell'ascensore di potenza che utilizza moduli a quattro quadranti per supportare il flusso di energia bidirezionale.
Circuito di filtro
L'armonica di alto livello generata dal processo di inversione viene filtrata, solitamente tramite circuiti LC, per garantire che la qualità del feedback soddisfi gli standard di rete.
Circuito di controllo
Regolare dinamicamente l'angolo di attivazione dell'inverter per mantenere la stabilità della tensione della scheda madre (ad esempio riducendo automaticamente la potenza di feedback quando la tensione di rete fluttua).
Scenari applicativi tipici
Attrezzature di sollevamento: durante lo scarico di merci pesanti, il motore genera energia e l'unità di feedback energetico può recuperare oltre l'80% di energia rinnovabile.
Sistema di ascensori: i convertitori di frequenza a quattro quadranti consentono di risparmiare energia tramite la frenatura a retroazione, come ad esempio il design di rettifica modulare dell'ascensore elettrico.
Traffico ferroviario: feedback ad alta potenza durante la frenata del treno, è necessario il supporto della compatibilità con la rete.
Confronto tra frenata a consumo energetico e frenata a feedback
Caratteristiche Consumo energetico Energia frenante Feedback
Energia per il consumo di calore del resistore Feedback per il riutilizzo della rete
Bassa efficienza (spreco di energia) Alta (tasso di risparmio energetico fino al 30%)
Basso costo (richiede solo la resistenza di frenata) Alto costo (richiede un controllo inverso complesso)
Potenza applicabile Piccola e media potenza (<100kW) Alta potenza (>100kW)
Sfide e soluzioni tecniche
Compatibilità della griglia
È necessario rilevare l'intervallo di fluttuazione della tensione della rete (ad esempio ± 20%) per evitare che la corrente di feedback abbia un impatto sulla rete.
Soppressione armonica
Ridurre la THD (distorsione armonica totale) a <5% utilizzando un filtraggio multistadio (come il filtraggio attivo LC+).
Risposta dinamica
Il circuito di controllo deve completare il cambio di modalità entro 10 ms per evitare sovratensioni sulla linea bus.