Dodávateľ spätnoväzobných jednotiek pripomína, že väčšina bežných frekvenčných meničov používa diódové usmerňovacie mostíky na prevod striedavého prúdu na jednosmerný prúd a potom pomocou invertorovej technológie IGBT prevod jednosmerného prúdu na striedavý prúd s nastaviteľným napätím a frekvenciou na riadenie striedavých motorov. Tento typ frekvenčného meniča môže pracovať iba v elektrickom režime, preto sa nazýva dvojkvadrantový frekvenčný menič. Vzhľadom na použitie diódového usmerňovacieho mostíka v dvojkvadrantovom frekvenčnom meniči nie je možné dosiahnuť obojsmerný tok energie, takže nie je možné vrátiť energiu zo systému spätnoväzobnej väzby motora do elektrickej siete. V niektorých aplikáciách, kde elektromotory potrebujú spätnoväzobnú energiu, ako sú výťahy, kladkostroje, odstredivkové systémy a čerpacie jednotky, je možné k dvojkvadrantovému frekvenčnému meniču pridať iba odporovú brzdnú jednotku, ktorá bude spotrebovávať energiu spätnoväzobnej väzby z elektromotora. Okrem toho môžu diódové usmerňovacie mostíky spôsobiť vážne harmonické znečistenie elektrickej siete.
Výkonové moduly IGBT dokážu dosiahnuť obojsmerný tok energie. Ak sa IGBT použije ako usmerňovací mostík, na generovanie riadiacich impulzov SVPWM sa použije vysokorýchlostný a výpočtovo výkonný DSP. Na jednej strane dokáže upraviť vstupný účinník, eliminovať harmonické znečistenie elektrickej siete a urobiť z meniča skutočne „zelený produkt“. Na druhej strane, energiu generovanú spätnou väzbou elektromotora je možné poslať späť do elektrickej siete, čím sa dosiahne efekt úspory energie.
Pre samotný motor sa tzv. štyri kvadranty vzťahujú na jeho mechanickú charakteristickú krivku, ktorá môže pracovať vo všetkých štyroch kvadrantoch na matematickej osi. Prvý kvadrant je v stave priameho elektrického prúdu, druhý kvadrant je v stave spätnoväzbového brzdenia, tretí kvadrant je v stave spätného brzdenia a štvrtý kvadrant je v stave spätného brzdenia. Frekvenčný menič, ktorý dokáže prevádzkovať motor v štyroch kvadrantoch, sa nazýva štvorkvadrantový frekvenčný menič. Jednoducho povedané, dvojkvadrantový bežný frekvenčný menič dokáže poháňať motor iba dopredu alebo dozadu. Pracuje v kvadrantoch jeden a tri. Kinetická energia generovaná pri voľnobehu elektromotora sa môže iba premárniť. Štvorkvadrantový frekvenčný menič (vzťahuje sa na brzdenie elektromotora) dokáže nielen poháňať motor v smere dopredu aj dozadu, ale aj premieňať kinetickú energiu motora pri voľnobehu na elektrickú energiu a dodávať ju späť do elektrickej siete. To umožňuje elektromotoru pracovať v generátorovom stave. Častejšie sa používa v situáciách zlepšovania.
Štvorkvadrantový frekvenčný menič spĺňa rôzne požiadavky priemyselných aplikácií, najmä je vhodný pre záťaže s vysokou zotrvačnosťou a potenciálnou energiou, ako sú zdvíhacie zariadenia. Zariadenie má veľkú rotačnú zotrvačnosť GD a patrí do systému s opakovanou krátkodobou nepretržitou prevádzkou. Zníženie spomalenia z vysokej rýchlosti na nízku rýchlosť je veľké a čas brzdenia je krátky, čo si vyžaduje silný brzdný účinok alebo dlhodobé elektrické brzdenie s vysokou záťažou. Na zlepšenie účinku úspory energie a zníženie strát energie počas procesu brzdenia sa energia spomalenia rekuperuje a privádza späť do elektrickej siete, čím sa dosahujú účinky úspory energie a ochrany životného prostredia.
Typická aplikácia štvorkvadrantového frekvenčného meniča je v situáciách s potenciálnymi charakteristikami zaťaženia, ako sú výťahy, trakcia lokomotív, ťažné stroje na ropných poliach, odstredivky atď. V niektorých aplikáciách s vysokým výkonom je štvorkvadrantový frekvenčný menič potrebný aj na zníženie harmonického znečistenia elektrickej siete.
Výhody štvorkvadrantového frekvenčného meniča
1. V porovnaní s bežnými dvojkvadrantovými frekvenčnými meničmi je energeticky úspornejší; Štvorkvadrantový frekvenčný menič využíva IGBT moduly ako usmerňovacie zariadenia na dosiahnutie obojsmerného toku energie. Bez potreby akýchkoľvek externých zariadení dokáže regenerovanú energiu spätne dodávať do elektrickej siete, čím dosahuje energeticky úspornú prevádzku.
2. Zníženie harmonického prúdu na strane siete a dosiahnutie účinníka blízkeho 1 pri plnom zaťažení; Bežné frekvenčné meniče v dôsledku použitia diódového usmerňovania generujú značný podiel harmonických zložiek, čo spôsobuje vážne znečistenie elektrickej siete, narúša normálnu prevádzku iných zariadení a dokonca spôsobuje poškodenie iných zariadení. Štvorkvadrantový vektorový frekvenčný menič používa ako usmerňovacie zariadenia IGBT moduly a generuje PWM riadiace impulzy s vysokorýchlostným a vysokovýkonným DSP, ktoré dokážu upraviť účinník a eliminovať harmonické znečistenie elektrickej siete, čím sa frekvenčný menič stáva skutočne „zeleným produktom“.