ספקי ציוד תומך בממירי תדר מזכירים לכם שבמערכת בקרת תדר מסורתית המורכבת מממירי תדר אוניברסליים, מנועים אסינכרוניים ועומסים מכניים, כאשר עומס האנרגיה המונע על ידי המנוע פורק, המנוע עשוי להיות במצב בלימה של ייצור חשמל רגנרטיבי; או כאשר המנוע מאט ממהירות גבוהה למהירות נמוכה (כולל עצירה), התדר עשוי לרדת, אך עקב האינרציה המכנית של המנוע, המנוע עשוי להיות במצב של ייצור חשמל רגנרטיבי, והאנרגיה המכנית המאוחסנת במערכת ההולכה מומרת לחשמל על ידי המנוע החשמלי, המוחזר למעגל הישר של הממיר דרך שש דיודות זרם רציף של הממיר.
באופן כללי, בממירי תדרים, ישנן שתי שיטות נפוצות ביותר לעיבוד אנרגיה מתחדשת:
(1) "התנגדות בלימה" במקביל לקבל המוגדר באופן מלאכותי במעגל DC, הנקראת מצב בלימה דינמי;
(2), לחזור לרשת, זה נקרא מצב בלימה משוב (הידוע גם כמצב בלימה רגנרטיבית). ישנה גם שיטת בלימה, כלומר בלימת DC, שניתן להשתמש בה במצבים הדורשים חניה מדויקת או סיבוב לא סדיר של בלם המנוע לפני ההפעלה עקב גורמים חיצוניים.
בספרים ובפרסומים, מומחים רבים דיברו על תכנון ויישום של בלימת ממיר, במיוחד לאחרונה פורסמו מאמרים רבים על "בלימה באמצעות משוב אנרגטי". כיום, המחבר מציע סוג חדש של שיטת בלימה, שיש לה את היתרונות של פעולה בארבעה רבעים של "בלימה באמצעות משוב", יעילות תפעולית גבוהה, וגם את היתרונות של "בלימה באמצעות צריכת אנרגיה" עבור הרשת ללא זיהום ואמינות גבוהה.
בלם אנרגיה
שימוש בהתנגדות הבלימה שנקבעה במעגל הזרם הישיר לספיגת אנרגיה חשמלית מתחדשת של המנוע נקרא בלימת צריכת אנרגיה.
יתרונותיו הם בנייה פשוטה; חוסר זיהום לרשת (בהשוואה למשוב), עלות נמוכה; החיסרון הוא יעילות תפעולית נמוכה, במיוחד כאשר בלימות תכופות יצרכו אנרגיה רבה ויכולת ההתנגדות לבלימה תגדל.
באופן כללי, בממיר תדרים כללי, לממיר תדרים בעלי הספק קטן (מתחת ל-22 קילוואט) יש יחידת בלימה מובנית, צריך רק להוסיף התנגדות בלימה. לממיר תדרים בעלי הספק גבוה (מעל 22 קילוואט) יש יחידת בלימה חיצונית, התנגדות בלימה.
בלם משוב
כדי להשיג בלימה באמצעות משוב אנרגטי נדרשת בקרת מתח, תדר ופאזה, בקרת זרם משוב ותנאים נוספים. מדובר בטכנולוגיית היפוך אקטיבי, כדי להפוך את החשמל המתחדש לרשת עם אותו תדר ופאזה AC בחזרה לרשת, ובכך להשיג בלימה.
היתרון של בלימת משוב הוא שהיא יכולה להפעיל ארבעה רבעים, כפי שמוצג באיור 3, משוב אנרגיה חשמלית משפר את יעילות המערכת. חסרונותיה הם:
(1), רק תחת מתח רשת יציב שאינו מתקלקל בקלות (תנודות מתח הרשת אינן גדולות מ-10%), ניתן להשתמש בשיטת בלימת משוב זו. מכיוון שכאשר בלם ייצור החשמל פועל, זמן כשל מתח הרשת גדול מ-2ms, עלול להתרחש כשל שינוי פאזה ולגרום נזק למכשיר.
(2) במשוב, יש זיהום הרמוני של הרשת.
(3) בקרה מורכבת, עלות גבוהה.
סוג חדש של בלימה (בלימה משוב קיבולית)
עקרון המעגל הראשי
חלק היישור משתמש בגשר יישור משותף בלתי נשלט לצורך יישור, מעגל המסנן משתמש בקבל אלקטרוליטי משותף, מעגל ההשהיה משתמש במגען או בסיליקון נשלט. טעינה, ניתוב משוב של מודול ההספק IGBT, טעינה, נגד משוב L וקבל אלקטרוליטי גדול C (הקיבולת היא בערך נקודות אפס, ניתן לקבוע זאת בהתאם למערכת ההפעלה שבה ממוקם ממיר התדר). חלק הממיר מורכב ממודול ההספק IGBT. מעגל ההגנה מורכב מ-IGBT, נגד הספק.
(1) מצב הפעלה של ייצור חשמל של מנוע חשמלי
ניטור בזמן אמת של מתח AC הקלט ומתח מעגל DC νd על ידי המעבד, מחליט האם לשלוח אות טעינה ל-VT1. ברגע ש-νd גבוה ממתח AC הקלט המתאים לערך מתח DC (למשל 380VAC-530VDC) עד לערך מסוים, המעבד מכבה את VT3, ובאמצעות הולכת הדופק של VT1 משיגים את תהליך הטעינה של הקבל האלקטרוליטי C. בשלב זה, הנגד L מחולק לקבל האלקטרוליטי C, ובכך מבטיח שהקבל האלקטרוליטי C יעבוד בטווח הבטוח.
(2) מצב פעולה חשמלי של המנוע החשמלי
כאשר המעבד מזהה שהמערכת אינה טעונה עוד, הוא מוליך את פולס VT3, כך שהקו על הנגד L הופך למתח שלילי שמאלה וימינה רגעית (כפי שמוצג בסמל), בנוסף, המתח על הקבל האלקטרוליטי C יכול להשיג את תהליך משוב האנרגיה מהקבל למעגל הישר. המעבד שולט בתדר המיתוג של VT3 וביחס הריקנות על ידי זיהוי המתח ומתח מעגל הישר על הקבל האלקטרוליטי C, ובכך שולט בזרם המשוב כדי להבטיח שמתח מעגל הישר νd לא ייראה גבוה מדי.
קשיי מערכת
(1) בחירת נגד
(א) אנו לוקחים בחשבון את הייחודיות של תנאי העבודה, בהנחה שיש במערכת כשל כלשהו, המוביל לתאוצה חופשית של עומס הקצה הכלוא במנוע, כאשר המנוע נמצא במצב של ייצור חשמל,
אנרגיה מתחדשת מוחזרת למעגל הישר (DC) דרך שש דיודות זרם רציף, מה שגורם לעלייה של νd, מה שהופך את ממיר התדר למצב טעינה במהירות, ובשלב זה הזרם יהיה גדול. לכן, קוטר חוט הנגד הנבחר צריך להיות גדול מספיק כדי להעביר את הזרם בשלב זה.
(ב), בלולאת המשוב, על מנת לגרום לקבל האלקטרוליטי לשחרר כמה שיותר אנרגיה חשמלית לפני הטעינה הבאה, הבחירה בליבת ברזל רגילה (פלדת סיליקון) אינה משיגה את המטרה, עדיף לבחור בליבת ברזל העשויה מחומר תחמוצת ברזל, ולאחר מכן להסתכל על השיקול לעיל של ערך הזרם כה גדול, ניתן לראות עד כמה גדולה ליבת הברזל הזו, איני יודע אם יש ליבת ברזל כה גדולה בשוק, גם אם יש, המחיר שלה בוודאי לא יהיה נמוך במיוחד.
לכן, אני מציע שמעגלי טעינה ומשוב כל אחד ישתמש בנגד חשמלי.
(2) קשיי שליטה
(א) במעגל DC של ממיר התדר, המתח νd בדרך כלל גבוה מ-500 וולט DC, ומתח ההתנגדות של הקבל האלקטרוליטי C הוא רק 400 וולט DC. ניתן לראות שהבקרה על תהליך טעינה זה אינה דומה לשיטת הבקרה של בלימת אנרגיה (בלימת התנגדות). מתח המעבר שלו על הנגד מצטמצם ל-, מתח הטעינה המעבר של הקבל האלקטרוליטי C הוא νc = νd-νL, על מנת להבטיח שהקבל האלקטרוליטי יפעל בטווח הבטיחות (≤400 וולט), יש צורך לשלוט ביעילות בירידת המתח νL על הנגד, וירידת המתח νL תלויה בכמות ההשראות ובקצב השינוי המיידי של הזרם.
(ב) בתהליך המשוב, יש גם למנוע מהאנרגיה החשמלית המשתחררת על ידי הקבל האלקטרוליטי C לגרום למתח יתר במעגל DC דרך הנגד, כך שהמערכת תיראה כמוגנת מפני מתח יתר.
יישומים עיקריים ודוגמאות יישומים
בגלל היתרונות של סוג חדש זה של בלימה (בלימה משוב קיבולית) של ממיר התדר, לאחרונה, משתמשים רבים הציעו לצייד מערכת זו במאפייני הציוד שלהם. בגלל הקושי הטכני, לא ידוע אם קיימת שיטת בלימה כזו בחו"ל. נכון לעכשיו, רק חברת שאנדונג פנגגוואן אלקטרוניקה בע"מ עברה לסוג חדש זה של סדרת מעליות כרייה של בלימת משוב קיבולית, בהשוואה לממיר התדר שהשתמש בבלימת משוב בעבר (עדיין ישנם 2 כאלה בפעולה רגילה). עד כה, ממיר התדר הזה עם בלימת משוב קיבולית פועל כרגיל במשך זמן רב במכרה הפחם הביטחוני שאנדונג נינגיאנג ובשאנשי טאיואן, ומילא את הפער הזה בארץ.
עם התרחבות תחום יישומי ממירי התדרים, טכנולוגיית יישום זו תהיה מבטיחה מאוד, ובפרט, תשמש בעיקר בכלוב תלייה של מכרות (מאויש או עם טעינה), משאיות כרייה משופעות (גליל יחיד או כפול), מכונות הרמה ותעשיות אחרות. בקיצור, ניתן להשתמש בצורך בהתקני משוב אנרגטי.