Os fornecedores de dispositivos de realimentação de energia para elevadores lembram que a energia mecânica (energia potencial, energia cinética) da carga móvel é convertida em energia elétrica (energia elétrica regenerada) por meio do dispositivo de realimentação e enviada de volta à rede elétrica CA para uso por outros equipamentos elétricos próximos. Isso reduz o consumo de energia da rede elétrica pelo sistema de acionamento do motor por unidade de tempo, atingindo assim o objetivo de conservação de energia. Os diversos componentes de hardware do dispositivo de realimentação de energia formam uma base importante para a operação do sistema.
1. Circuito inversor de potência
No circuito inversor de potência, a corrente contínua armazenada no lado do barramento CC do conversor de frequência do elevador durante a operação da máquina de tração do elevador em estado de geração de energia é convertida em corrente alternada pelo controle do liga/desliga da chave. Este é o circuito principal do sistema de realimentação de energia do elevador, que possui estruturas diferentes de acordo com as diferentes classificações de circuitos inversores. Controlando o liga/desliga da chave, a energia CC armazenada no lado do barramento CC do conversor de frequência do elevador durante a operação da máquina de tração em estado de geração de energia é convertida em energia CA. Em um circuito, as chaves superior e inferior no mesmo braço da ponte não podem conduzir simultaneamente, e o tempo e a duração da condução de cada chave são controlados de acordo com o algoritmo de controle do inversor.
2. Circuito de sincronização da rede
O controle de sincronização de fase desempenha um papel fundamental na capacidade do elevador de fornecer energia ao barramento CC da rede elétrica de forma eficaz. O circuito de sincronização com a rede adota a sincronização com a tensão da rede e, para evitar efeitos de zona morta durante a comutação, as chaves operam a 120 graus no mesmo braço da ponte. A relação lógica entre o sinal de sincronização com a rede e o sinal de cruzamento por zero da rede elétrica é obtida por meio de um comparador, e a relação entre o sinal de sincronização com a rede de cada dispositivo de chaveamento e a tensão da rede elétrica é obtida por meio de simulação no Multisim. Cada chave opera a 120 graus e está espaçada sequencialmente em 60 graus. A qualquer momento, apenas dois transistores de chaveamento na ponte inversora estão condutores, garantindo uma operação segura e confiável. Além disso, cada par de chaves opera na faixa de tensão mais alta da rede elétrica, resultando em alta eficiência do inversor.
3. Circuito de controle de detecção de tensão
Devido à alta tensão no lado do barramento CC do conversor de frequência do elevador, é necessário primeiro utilizar resistores para divisão de tensão e, em seguida, isolar e reduzir a tensão do barramento por meio de sensores de efeito Hall, convertendo-a em um sinal de baixa tensão. No circuito de controle de detecção de tensão, adota-se o método de controle por comparação com rastreamento de histerese, que adiciona realimentação positiva ao comparador e fornece dois valores de comparação para o mesmo: os valores de limiar superior e inferior. Implementado por circuitos de hardware, o controle é rápido e preciso. O circuito de controle de detecção de tensão não só evita a sobreposição instantânea de sinais de interferência no sinal de tensão, causando oscilações no estado de saída do comparador, como também impede que o sistema de realimentação de energia inicie e desligue com muita frequência.
4. Circuito de controle de detecção de corrente
No processo de realimentação de energia, a corrente deve atender aos requisitos de potência, e a potência injetada na rede deve ser maior ou igual à potência máxima quando a máquina de tração estiver em estado de geração; caso contrário, a queda de tensão no barramento CC continuará a aumentar. Quando a tensão da rede elétrica é constante, a potência de realimentação do sistema é determinada pela corrente de realimentação. Além disso, a corrente de realimentação deve ser limitada dentro da faixa nominal do dispositivo de comutação de potência do inversor. Ademais, o indutor de realimentação entre a rede elétrica e o inversor permite a passagem de grandes correntes, minimizando o volume do reator. Portanto, a indutância do reator deve ter um valor pequeno para garantir a realimentação de energia. A taxa de variação da corrente é muito rápida. O uso simultâneo do controle de histerese de corrente pode controlar efetivamente a corrente de realimentação e prevenir acidentes de sobrecorrente.
5. Circuito de controle principal
A unidade central de processamento do sistema de realimentação de energia do elevador é o circuito de controle principal, responsável por controlar o funcionamento de todo o sistema. O circuito de controle principal consiste em um microcontrolador e circuitos periféricos que geram ondas PWM de alta precisão com base em algoritmos de controle. Por outro lado, com base no sinal de sincronização da rede elétrica, o controle de falhas do IPM garante a implementação segura e eficaz de todo o processo de realimentação de energia.
6. Circuito de controle de proteção lógica
O sinal de sincronização para conexão à rede, os sinais de controle de tensão e corrente, o sinal de falha do IPM e o sinal de acionamento provenientes do circuito de controle principal precisam passar pelo circuito de proteção lógica para operação lógica e, finalmente, serem enviados ao circuito inversor de potência para controlar o processo de realimentação. Dessa forma, garante-se que a potência CA de saída do inversor esteja sincronizada com a rede e, em caso de sobrecorrente, sobretensão, subtensão e falhas do IPM no circuito, o sinal de acionamento é bloqueado, interrompendo o processo de realimentação de energia.