В системе привода, состоящей из электросети, преобразователя частоты, двигателя и нагрузки, энергия может передаваться в обоих направлениях. Когда двигатель работает в режиме электродвигателя, электрическая энергия передается из сети в двигатель через преобразователь частоты, преобразуясь в механическую энергию для привода нагрузки, и, следовательно, нагрузка имеет кинетическую или потенциальную энергию. Когда нагрузка высвобождает эту энергию для изменения состояния движения, двигатель приводится в движение нагрузкой и переходит в режим генератора, преобразуя механическую энергию в электрическую и возвращая ее на входной преобразователь частоты. Эта энергия обратной связи называется энергией рекуперативного торможения и может возвращаться в сеть через преобразователь частоты или потребляться тормозными резисторами на шине постоянного тока преобразователя частоты (торможение с потреблением энергии). Существует четыре распространенных метода торможения преобразователей частоты.
1. Энергопотребление при торможении
Метод торможения с потреблением энергии использует прерыватель и тормозной резистор, а также использует тормозной резистор, установленный в цепи постоянного тока, для поглощения рекуперативной электрической энергии двигателя, что обеспечивает быстрое торможение преобразователя частоты.
Преимущества энергосберегающего торможения:
Простая конструкция, отсутствие загрязнения электросети (по сравнению с управлением с обратной связью) и низкая стоимость;
Недостатки энергозатратного торможения
Эффективность работы низкая, особенно при частом торможении, что потребляет большое количество энергии и увеличивает мощность тормозного резистора.
2. Торможение с обратной связью
Метод торможения с обратной связью использует технологию активного инвертора для преобразования рекуперированной электроэнергии в переменный ток той же частоты и фазы, что и электросеть, и возврата ее в электросеть, тем самым обеспечивая торможение.
Инверторный блок торможения с обратной связью по энергии
Для реализации торможения с обратной связью по энергии необходимы такие условия, как управление напряжением на одинаковой частоте и фазе, управление током обратной связи и т. д.
Преимущества торможения с обратной связью
Он может работать в четырех квадрантах, а обратная связь по электроэнергии повышает эффективность системы;
Недостатки торможения с обратной связью
1. Данный метод торможения с обратной связью может применяться только при стабильном напряжении сети, не подверженном сбоям (при колебаниях напряжения сети не более 10%). Поскольку при торможении выработкой электроэнергии, если время сбоя напряжения сети превышает 2 мс, может произойти нарушение коммутации и повреждение компонентов.
2. Гармоническое загрязнение электросети при обратной связи;
3. Сложность управления и высокая стоимость.
3. Торможение постоянным током
Определение торможения постоянным током:
Торможение постоянным током обычно происходит, когда выходная частота преобразователя частоты приближается к нулю, а скорость двигателя снижается до определённого значения. Преобразователь частоты переключается на подачу постоянного тока в обмотку статора асинхронного двигателя, создавая статическое магнитное поле. В этот момент двигатель находится в энергоёмком режиме торможения, вращая ротор, чтобы разбить статическое магнитное поле и создать тормозной момент, что приводит к быстрой остановке двигателя.
Его можно использовать в ситуациях, когда требуется точная парковка или когда тормозной двигатель вращается неравномерно из-за внешних факторов перед запуском.
Элементы торможения постоянным током:
Значение напряжения торможения постоянным током, по сути, задаёт тормозной момент. Очевидно, что чем больше инерция приводной системы, тем выше должно быть значение напряжения торможения постоянным током. Как правило, номинальное выходное напряжение преобразователя частоты с постоянным током около 15–20% составляет около 60–80 В, а некоторые используют процент от тока торможения;
Время торможения постоянным током — это время, необходимое для подачи постоянного тока на обмотку статора, которое должно быть немного больше фактического требуемого времени простоя;
Начальная частота торможения постоянным током, при определённом снижении рабочей частоты преобразователя частоты, начинает переключаться с торможения с потреблением энергии на торможение постоянным током, что связано с требованиями нагрузки к времени торможения. При отсутствии жёстких требований начальная частота торможения постоянным током должна быть установлена как можно меньше;
4. Торможение с обратной связью по общей шине постоянного тока
Принцип метода торможения с обратной связью по общей шине постоянного тока заключается в том, что рекуперативная энергия двигателя А подается обратно в общую шину постоянного тока, а затем рекуперативная энергия потребляется двигателем В;
Метод торможения с обратной связью по общей шине постоянного тока можно разделить на два типа: торможение с обратной связью по сбалансированной общей шине постоянного тока и торможение с обратной связью по общей шине постоянного тока.