Frekvences pārveidotāju enerģijas atgriezeniskās saites ierīču piegādātāji atgādina, ka pašlaik maiņstrāvas frekvences pārveidošanas ātruma regulēšanas sistēmās plaši tiek izmantota vienkārša enerģijas patēriņa bremzēšana, kurai ir tādi trūkumi kā elektroenerģijas izšķērdēšana, spēcīga pretestības uzkaršana un slikta ātrās bremzēšanas veiktspēja. Ja asinhronie motori bieži bremzē, atgriezeniskās saites bremzēšanas izmantošana ir ļoti efektīva enerģijas taupīšanas metode, kas ļauj izvairīties no kaitējuma videi un iekārtām bremzēšanas laikā. Apmierinoši rezultāti ir sasniegti tādās nozarēs kā elektrolokomotīves un naftas ieguve. Līdz ar nepārtrauktu jaunu spēka elektronisko ierīču parādīšanos, pieaugošo izmaksu efektivitāti un cilvēku izpratni par enerģijas taupīšanu un patēriņa samazināšanu, ir plašs pielietojuma iespēju klāsts.
Atgriezeniskās saites bremzēšanas princips
Mainīgas frekvences ātruma regulēšanas sistēmā motora palēninājums un apturēšana tiek panākta, pakāpeniski samazinot frekvenci. Brīdī, kad frekvence samazinās, attiecīgi samazinās arī motora sinhronais ātrums. Tomēr mehāniskās inerces dēļ motora rotora ātrums paliek nemainīgs, un tā ātruma izmaiņām ir zināma laika aizture. Šajā brīdī faktiskais ātrums būs lielāks par doto ātrumu, kā rezultātā motora pretelektromotoriskais spēks e ir lielāks par frekvences pārveidotāja līdzstrāvas spaiļu spriegumu u, tas ir, e>u. Šajā brīdī elektromotors kļūst par ģeneratoru, kam ne tikai nav nepieciešama barošana no tīkla, bet tas var arī nosūtīt elektrību uz tīklu. Tas ne tikai nodrošina labu bremzēšanas efektu, bet arī pārveido kinētisko enerģiju elektriskajā enerģijā, ko var nosūtīt uz tīklu enerģijas atgūšanai, nošaujot divus zaķus ar vienu šāvienu. Protams, lai to panāktu, ir jābūt enerģijas atgriezeniskās saites ierīces blokam automātiskai vadībai. Turklāt enerģijas atgriezeniskās saites ķēdē jāiekļauj arī maiņstrāvas un līdzstrāvas reaktori, pretestības kapacitātes absorbētāji, elektroniskie slēdži utt.
Kā zināms, vispārējo frekvences pārveidotāju tilta taisngrieža ķēde ir trīsfāžu nevadāma, tāpēc tā nevar panākt divvirzienu enerģijas pārnesi starp līdzstrāvas ķēdi un barošanas avotu. Visefektīvākais veids, kā atrisināt šo problēmu, ir izmantot aktīvā invertora tehnoloģiju, un taisngrieža daļa izmanto atgriezenisku taisngriezi, kas pazīstams arī kā tīkla puses pārveidotājs. Vadot tīkla puses invertoru, reģenerētā elektriskā enerģija tiek invertēta maiņstrāvas enerģijā ar tādu pašu frekvenci, fāzi un frekvenci kā tīklam un tiek padota atpakaļ uz tīklu, lai panāktu bremzēšanu. Iepriekš aktīvā invertora blokos galvenokārt tika izmantotas tiristoru ķēdes, kas var droši veikt atgriezeniskās saites darbību tikai stabilā tīkla spriegumā, kas nav pakļauts kļūmēm (tīkla sprieguma svārstības nepārsniedz 10%). Šāda veida ķēde var droši veikt invertora atgriezeniskās saites darbību tikai stabilā tīkla spriegumā, kas nav pakļauts kļūmēm (tīkla sprieguma svārstības nepārsniedz 10%). Jo enerģijas ražošanas bremzēšanas laikā, ja tīkla sprieguma bremzēšanas laiks ir lielāks par 2 ms, var rasties komutācijas kļūme un komponenti var tikt bojāti. Turklāt dziļas vadības laikā šai metodei ir zems jaudas koeficients, augsts harmoniku saturs un pārklājoša komutācija, kas izraisīs elektrotīkla sprieguma viļņu formas kropļojumus. Vienlaikus vadības sarežģītība un augstās izmaksas. Praktiski pielietojot pilnībā kontrolētas ierīces, cilvēki ir izstrādājuši ar chopperu vadāmus reversīvus pārveidotājus, kas izmanto PWM vadību. Tādā veidā tīkla puses invertora struktūra ir pilnībā tāda pati kā invertora struktūra, abiem izmantojot PWM vadību.
No iepriekš minētās analīzes var redzēt, ka, lai patiesi panāktu invertora enerģijas atgriezeniskās saites bremzēšanu, galvenais ir vadīt tīkla puses invertoru. Turpmākajā tekstā galvenā uzmanība ir pievērsta tīkla puses invertora vadības algoritmam, izmantojot pilnībā vadāmas ierīces un PWM vadības metodi.
Atgriezeniskās saites bremzēšanas raksturlielumi
Stingri sakot, tīkla puses invertoru nevar vienkārši saukt par "taisngriezi", jo tas var darboties gan kā taisngriezis, gan kā invertors. Pateicoties pašizslēdzošo ierīču izmantošanai, maiņstrāvas lielumu un fāzi var kontrolēt, izmantojot atbilstošu PWM režīmu, padarot ieejas strāvu tuvu sinusoidālai un nodrošinot, ka sistēmas jaudas koeficients vienmēr tuvojas 1. Kad reģeneratīvā jauda, ko atgriež no invertora motora palēninājuma bremzēšanas rezultātā, palielina līdzstrāvas spriegumu, maiņstrāvas ieejas strāvas fāzi var apgriezt pretēji barošanas sprieguma fāzei, lai panāktu reģeneratīvo darbību, un reģeneratīvo jaudu var atgriezt maiņstrāvas tīklā, kamēr sistēma joprojām var uzturēt līdzstrāvas spriegumu norādītajā vērtībā. Šajā gadījumā tīkla puses invertors darbojas aktīvā invertora stāvoklī. Tas atvieglo divvirzienu jaudas plūsmas sasniegšanu un tam ir ātrs dinamiskās reakcijas ātrums. Vienlaikus šī topoloģijas struktūra ļauj sistēmai pilnībā kontrolēt reaktīvās un aktīvās jaudas apmaiņu starp maiņstrāvas un līdzstrāvas pusēm, sasniedzot efektivitāti līdz pat 97% un ievērojamus ekonomiskos ieguvumus. Siltuma zudumi ir 1% no bremzēšanas enerģijas patēriņa, un tie nepiesārņo elektrotīklu. Jaudas koeficients ir aptuveni 1, kas ir videi draudzīgs. Tāpēc atgriezeniskās saites bremzēšanu var plaši izmantot enerģijas taupīšanas darbībai PWM maiņstrāvas pārraides enerģijas atgriezeniskās saites bremzēšanas scenārijos, īpaši situācijās, kad nepieciešama bieža bremzēšana. Arī elektromotora jauda ir augsta, un enerģijas taupīšanas efekts ir ievērojams. Atkarībā no darbības apstākļiem vidējais enerģijas taupīšanas efekts ir aptuveni 20%.