Dobavitelji naprav za povratno zanko o energiji za frekvenčne pretvornike vas opominjajo, da se v tradicionalnih sistemih za regulacijo frekvence, ki jih sestavljajo splošni frekvenčni pretvorniki, asinhroni motorji in mehanske obremenitve, ko se potencialna obremenitev, ki jo prenaša motor, zmanjša, motor lahko znajde v stanju regenerativnega zaviranja; ali pa se pri zaviranju motorja z visoke na nizko hitrost (vključno s parkiranjem) frekvenca lahko nenadoma zmanjša, vendar se zaradi mehanske vztrajnosti motorja lahko znajde v stanju regenerativnega generiranja energije. Mehansko energijo, shranjeno v prenosnem sistemu, motor pretvori v električno energijo in jo prek šestih prostotečnih diod pretvornika pošlje nazaj v enosmerni tokokrog pretvornika. V tem času je pretvornik v usmerjenem stanju. Če se v frekvenčnem pretvorniku ne sprejmejo nobeni ukrepi za porabo energije, bo ta energija povzročila povečanje napetosti kondenzatorja za shranjevanje energije v vmesnem tokokrogu. Če je zaviranje prehitro ali je mehanska obremenitev dvigalo, lahko ta energija poškoduje frekvenčni pretvornik, zato moramo razmisliti, kako izkoristiti to energijo.
V splošnih frekvenčnih pretvornikih obstajata dva pogosto uporabljena načina za ravnanje z regenerativno energijo: (1) njena razpršitev v "zavorni upor", ki je umetno vzporedno povezan s kondenzatorjem v enosmernem tokokrogu, kar se imenuje stanje zaviranja z močjo; (2) če se energija dovaja nazaj v električno omrežje, se to imenuje stanje povratnega zaviranja (znano tudi kot stanje regenerativnega zaviranja). Obstaja še ena metoda zaviranja, in sicer zaviranje z enosmernim tokom, ki se lahko uporabi v primerih, ko je potrebno natančno parkiranje ali ko se zavorni motor pred zagonom zaradi zunanjih dejavnikov vrti nepravilno.
Z razvojem tehnologije pretvorbe frekvenc imata zasnova in uporaba zaviranja s frekvenčnim pretvornikom, zlasti nova metoda zaviranja "zaviranje z energijsko povratno zanko", prednosti "zaviranja s povratno zanko" in visoke obratovalne učinkovitosti, pa tudi prednosti "zaviranja s porabo energije", ki ne onesnažuje električnega omrežja in je visoko zanesljivo.
Poraba energije pri zaviranju
Metoda uporabe zavornega upora, vgrajenega v enosmerni tok, za absorpcijo regenerativne električne energije motorja se imenuje zaviranje s porabo energije. Prednost te metode je v preprosti konstrukciji, ne onesnažuje električnega omrežja (v primerjavi z regulacijo z povratno zanko) in ima nizke stroške. Slabost je nizka obratovalna učinkovitost, zlasti pri pogostem zaviranju, saj porabi veliko energije in poveča kapaciteto zavornega upora.
Na splošno so pri splošnih frekvenčnih pretvornikih frekvenčni pretvorniki z nizko močjo (pod 22 kW) opremljeni z vgrajeno zavorno enoto, ki zahteva le zunanji zavorni upor. Frekvenčni pretvorniki z visoko močjo (nad 22 kW) potrebujejo zunanje zavorne enote in zavorne upore.
Zavorna povratna zavora
Za dosego zaviranja z povratno zanko so potrebni pogoji, kot so krmiljenje napetosti pri isti frekvenci in fazi, krmiljenje toka z povratno zanko itd. Uporablja aktivno invertersko tehnologijo za pretvorbo regenerirane električne energije v izmenični tok iste frekvence in faze kot električno omrežje in njeno vračanje v omrežje, s čimer se doseže zaviranje. Prednost zaviranja z povratno zanko je, da povratna zanka z električno energijo izboljša učinkovitost sistema. Njegova pomanjkljivost je, da: (1) to metodo zaviranja z povratno zanko je mogoče uporabiti le pri stabilni omrežni napetosti, ki ni nagnjena k napakam (nihanje omrežne napetosti ne presega 10 %). Ker lahko med delovanjem zaviranja za proizvodnjo energije, če je čas napake napetosti v električnem omrežju daljši od 2 ms, pride do komutacijske napake in poškodb komponent. (2) Med povratno zanko pride do harmoničnega onesnaženja električnega omrežja. (3) Krmiljenje je zapleteno in stroški so visoki.
Nova metoda zaviranja (zaviranje s kondenzatorsko povratno zanko)
Tehnologija energijske povratne zanke uporablja IGBT kot usmerniški most, funkcionalni modul IGBT pa lahko doseže dvosmerni pretok energije, hkrati pa uporablja visokohitrostne DSP čipe za generiranje PWM krmilnih impulzov. Po eni strani lahko shranjeno električno energijo v kondenzatorju obrne nazaj v električno omrežje; po drugi strani pa je mogoče prilagoditi tudi vhodni faktor moči, da se odpravi harmonsko onesnaženje električnega omrežja.
Med porabo energije DSP usmerjevalne krmilne enote generira 6 visokofrekvenčnih PWM impulzov za krmiljenje prevodnosti in izklopa 6 IGBT-jev na usmerjevalni strani. Prevodnost in izklop IGBT-jev delujeta skupaj z reaktorji za ustvarjanje sinusnega tokovnega vala, ki je skladen s fazo vhodne napetosti, s čimer se odpravijo harmoniki, ki jih ustvarja usmerjevalni most, in harmonsko onesnaženje električnega omrežja.
Ko je naprava v stanju proizvodnje energije, se energija prek diode na strani razsmernika vrača v enosmerni tok, in ko se kopiči, se poveča tudi napetost na enosmernem toku. Ko preseže določeno vrednost, se zažene del za povratno zanko energije na strani usmernika, ki enosmerni tok pretvori v izmenični tok. Po nastavitvi faze in amplitude se prenese nazaj v izmenično omrežje, da se dosežejo učinki varčevanja z energijo.