تأمینکننده تجهیزات پشتیبانی مبدل فرکانس به شما یادآوری میکند که در سیستم کنترل سرعت تبدیل فرکانس، روش اساسی کاهش سرعت، کاهش تدریجی فرکانس داده شده است. هنگامی که اینرسی سیستم کشش زیاد باشد، کاهش سرعت موتور با کاهش سرعت موتور سنکرون همراه نخواهد بود، یعنی سرعت واقعی موتور بالاتر از سرعت سنکرون آن است. در این زمان، جهت خطوط میدان مغناطیسی که توسط سیمپیچ روتور موتور قطع میشوند، دقیقاً خلاف جهت عملکرد سرعت ثابت موتور است. جهت نیروی محرکه الکتریکی القایی و جریان سیمپیچ روتور نیز خلاف جهت چرخش موتور است و موتور گشتاور منفی تولید میکند. در این زمان، موتور در واقع یک ژنراتور است و سیستم در حالت ترمز احیاکننده قرار دارد. انرژی جنبشی سیستم کشش به باس DC مبدل فرکانس بازگردانده میشود و باعث میشود ولتاژ باس DC به طور مداوم افزایش یابد و حتی به سطح خطرناکی (مانند آسیب به مبدل فرکانس) برسد.
۱. بررسی اجمالی واحد ترمز
واحد ترمز، که با نامهای «واحد ترمز مصرف انرژی ویژه مبدل فرکانس» یا «واحد بازخورد انرژی ویژه مبدل فرکانس» نیز شناخته میشود، عمدتاً برای کنترل موقعیتهایی با بارهای مکانیکی سنگین و نیاز به سرعت ترمز بسیار سریع استفاده میشود. این واحد انرژی الکتریکی احیا شده تولید شده توسط موتور را از طریق مقاومت ترمز مصرف میکند یا انرژی الکتریکی احیا شده را به منبع تغذیه پس میدهد.
۲. عملکرد واحد ترمز
وقتی موتور الکتریکی به سرعت متوقف میشود، انرژی را به مبدل فرکانس پسخور میدهد و باعث افزایش ولتاژ باس DC و حتی آسیب به IGBT میشود. بنابراین، برای محافظت از مبدل فرکانس، به یک واحد ترمز نیاز است تا این انرژی را مصرف کند.
۳، روش ترمز مبدل فرکانس
۱. ترمزگیری قدرتی.
به روش استفاده از مقاومت ترمز تنظیم شده در مدار DC برای جذب انرژی احیا کننده موتور اشاره دارد.
۲. ترمز فیدبکی.
عمدتاً با هدف قرار دادن مبدلهای فرکانس از نوع جریانی یا مبدلهای فرکانس از نوع ولتاژی با اینورترهای نصب شده در بخش یکسوسازی، انرژی احیاکننده موتور به شبکه برق AC بازگردانده میشود.
۳. درایو چند اینورتره با باس DC مشترک.
انرژی احیاکننده موتور A به باس DC مشترک بازگردانده میشود و سپس توسط موتور B مصرف میشود. درایو چند اینورتره با باس DC مشترک را میتوان به دو نوع تقسیم کرد: باس DC متعادل مشترک و باس مدار DC مشترک. روش باس DC متعادل مشترک، استفاده از ماژولهای اتصال برای اتصال به باس مدار DC است. ماژول اتصال شامل راکتورها، فیوزها و کنتاکتورها است که باید طبق شرایط خاص به طور جداگانه طراحی شوند. هر مبدل فرکانس استقلال نسبی دارد و میتواند در صورت نیاز از باس DC متصل یا جدا شود. روش باس مدار DC مشترک، اتصال فقط بخش اینورتر به یک باس DC مشترک است.
۴. ترمز جریان مستقیم (DC).
وقتی مبدل فرکانس جریان مستقیم را به استاتور موتور اعمال میکند، موتور آسنکرون در حالت ترمز مصرف انرژی قرار میگیرد. در این حالت، فرکانس خروجی مبدل فرکانس صفر است و میدان مغناطیسی استاتور موتور دیگر نمیچرخد. روتور چرخان این میدان مغناطیسی ساکن را قطع میکند و گشتاور ترمزی ایجاد میکند. انرژی جنبشی ذخیره شده در سیستم چرخان به انرژی الکتریکی تبدیل شده و در مدار روتور موتور الکتریکی مصرف میشود.
۴، عملکرد مقاومت ترمز
در طول فرآیند کاهش فرکانس کاری، موتور الکتریکی در حالت ترمز احیاکننده قرار میگیرد و انرژی جنبشی سیستم محرک به مدار DC بازگردانده میشود و باعث میشود ولتاژ DC UD به طور مداوم افزایش یابد و حتی به سطح خطرناکی برسد. بنابراین، لازم است انرژی احیاشده در مدار DC مصرف شود تا UD در محدوده مجاز نگه داشته شود. مقاومت ترمز برای مصرف این انرژی استفاده میشود.
هر مبدل فرکانس دارای یک واحد ترمز است (کم توان همان مقاومت ترمز، پر توان همان ترانزیستور پر توان GTR و مدار راه انداز آن است)، کم توان داخلی و پر توان خارجی است.
۵، فرآیند ترمزگیری واحد ترمز و مقاومت ترمز
۱. هنگامی که موتور الکتریکی تحت نیروی خارجی سرعت خود را کاهش میدهد، در حالت مولد عمل میکند و انرژی احیاکننده تولید میکند. نیروی محرکه الکتریکی AC سه فاز تولید شده توسط آن توسط یک پل سه فاز کاملاً کنترل شده متشکل از شش دیود هرزگرد در بخش اینورتر مبدل فرکانس یکسو میشود که به طور مداوم ولتاژ باس DC را در داخل مبدل فرکانس افزایش میدهد.
۲. هنگامی که ولتاژ DC به یک ولتاژ مشخص (ولتاژ راه اندازی واحد ترمز) می رسد، لوله کلید قدرت واحد ترمز باز می شود و جریان از مقاومت ترمز عبور می کند.
۳. مقاومت ترمز گرما آزاد میکند، انرژی احیاکننده را جذب میکند، سرعت موتور را کاهش میدهد و ولتاژ باس DC مبدل فرکانس را پایین میآورد.
۴. هنگامی که ولتاژ باس DC به یک ولتاژ مشخص (ولتاژ توقف واحد ترمز) کاهش مییابد، ترانزیستور قدرت واحد ترمز خاموش میشود. در این زمان، هیچ جریان ترمزی از مقاومت عبور نمیکند و مقاومت ترمز به طور طبیعی گرما را دفع میکند و دمای خود را کاهش میدهد.
۵. هنگامی که ولتاژ باس DC دوباره افزایش مییابد تا واحد ترمز را فعال کند، واحد ترمز فرآیند فوق را تکرار میکند تا ولتاژ باس را متعادل کند و عملکرد عادی سیستم را تضمین کند.