В последние годы, с развитием индустриальной эпохи, применение технологии обратной связи по энергии становится все более распространенным. В лифтах, шахтных подъемниках, портовых кранах, заводских центрифугах, нефтепромысловых насосах и во многих других случаях будет сопровождаться изменениями потенциала нагрузки и кинетической энергии. Например, когда лифты, краны и другое механическое оборудование для разгрузки тяжелых грузов, энергия будет уменьшаться, а когда центрифужное оборудование останавливается, кинетическая энергия будет уменьшаться. Согласно закону сохранения энергии, мы знаем, что энергия не исчезает из воздуха, так куда же делась эта часть энергии? Ответ заключается в том, что она преобразуется в возобновляемую электроэнергию двигателем. Фактически, в оборудовании, использующем регулирование частоты, эта часть электроэнергии обычно теряется, преобразуя тормозной резистор в тепло.
Если существует устройство, которое использует эту часть возобновляемой электроэнергии для возврата в сеть, то оно может её экономить и обеспечивать экономию электроэнергии. Устройство обратной связи по энергии – это именно такой продукт. Оно использует технологию преобразования энергии с помощью силовой электроники. Его основная функция заключается в использовании возобновляемой электроэнергии, вырабатываемой вышеуказанным оборудованием в процессе работы, и преобразовании её в синхронный переменный ток, возвращаемый в сеть, что обеспечивает экономию электроэнергии.
В традиционной системе управления частотой, состоящей из обычных преобразователей частоты, асинхронных двигателей и механических нагрузок, при разряде нагрузки битовой энергии, приводимой в движение двигателем, двигатель может находиться в состоянии торможения рекуперативной выработки электроэнергии; Или когда двигатель замедляется с высокой скорости до низкой скорости (включая остановку), частота может падать, но из-за механической инерции двигателя двигатель может находиться в состоянии рекуперативной выработки электроэнергии, а накопленная механическая энергия в системе передачи преобразуется двигателем в электроэнергию, которая возвращается в цепь постоянного тока инвертора через шесть диодов постоянного тока инвертора.
В преобразователях частоты общего назначения наиболее распространены два метода обработки возобновляемой энергии:
(1) рассеивается в «тормозном сопротивлении», параллельном конденсатору, искусственно установленному в цепи постоянного тока, называемом состоянием динамического торможения;
(2) для возврата в сеть, это называется состоянием торможения с обратной связью (также известным как состояние рекуперативного торможения). Существует также метод торможения, а именно торможение постоянным током, который может использоваться в ситуациях, требующих точной остановки двигателя или неравномерного вращения тормоза двигателя перед запуском из-за внешних факторов.
Энергетический тормоз
Использование тормозного сопротивления, установленного в цепи постоянного тока, для поглощения возобновляемой электроэнергии двигателя называется торможением с энергосбережением. Преимуществами этого метода являются простота конструкции, отсутствие загрязнения сети (по сравнению с обратной связью) и низкая стоимость. Недостатком же является низкая эффективность работы, особенно при частом торможении, которое приводит к значительному потреблению энергии и увеличению мощности тормозного сопротивления.
Как правило, преобразователи частоты малой мощности (менее 22 кВт) имеют встроенный тормозной блок, поэтому требуется только добавить тормозное сопротивление. Преобразователи частоты высокой мощности (более 22 кВт) требуют внешнего тормозного блока и тормозного сопротивления.
Тормоз с обратной связью
Для достижения обратной энергетической связи при торможении требуется управление напряжением, частотой и фазой, управление током обратной связи и другие условия. Технология активного реверсирования позволяет возвращать возобновляемую электроэнергию в сеть с той же частотой и фазой переменного тока, обеспечивая торможение.
Преимущество торможения с обратной связью заключается в том, что оно может работать в четырёх квадрантах, а обратная связь по электроэнергии повышает эффективность системы. Недостатки торможения:
(1) Данный метод торможения с обратной связью может использоваться только при стабильном напряжении сети, сбой в котором маловероятен (колебания напряжения сети не превышают 10%). Поскольку при работе торможения выработкой электроэнергии время сбоя напряжения сети превышает 2 мс, может произойти сбой из-за изменения фазы и повредить устройство.
(2) В обратной связи наблюдается гармоническое загрязнение сети.
(3) Сложное управление, высокая стоимость.
Благодаря быстрому прогрессу в исследовании и применении преобразователей частоты в стране и за рубежом, особенно универсальных преобразователей частоты, которые нашли широкое применение в промышленном производстве, технология энергетической обратной связи будет все чаще использоваться повторно.