ผู้จัดจำหน่ายอุปกรณ์ป้อนกลับพลังงานสำหรับตัวแปลงความถี่ขอเตือนให้คุณทราบว่าในระบบควบคุมความถี่แบบดั้งเดิมซึ่งประกอบด้วยตัวแปลงความถี่อเนกประสงค์ มอเตอร์แบบอะซิงโครนัส และโหลดเชิงกล เมื่อโหลดศักย์ไฟฟ้าที่ส่งผ่านมอเตอร์ลดลง มอเตอร์อาจอยู่ในสถานะเบรกแบบฟื้นฟูกำลัง หรือเมื่อมอเตอร์ลดความเร็วจากความเร็วสูงเป็นความเร็วต่ำ (รวมถึงการจอด) ความถี่อาจลดลงอย่างกะทันหัน แต่เนื่องจากความเฉื่อยเชิงกลของมอเตอร์ อาจอยู่ในสถานะการผลิตพลังงานแบบฟื้นฟูกำลัง พลังงานกลที่เก็บไว้ในระบบส่งกำลังจะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยมอเตอร์และส่งกลับไปยังวงจรไฟฟ้ากระแสตรงของอินเวอร์เตอร์ผ่านไดโอดอิสระหกตัวของอินเวอร์เตอร์ ในขณะนี้ อินเวอร์เตอร์จะอยู่ในสถานะแก้ไขกำลัง ณ จุดนี้ หากไม่มีมาตรการใดๆ ในการใช้พลังงานในตัวแปลงความถี่ พลังงานนี้จะทำให้แรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุเก็บพลังงานในวงจรกลางเพิ่มขึ้น หากเบรกเร็วเกินไปหรือโหลดเชิงกลเป็นรอก พลังงานนี้อาจทำให้ตัวแปลงความถี่เสียหายได้ ดังนั้นเราจึงควรพิจารณาถึงวิธีการนำพลังงานนี้ไปใช้
โดยทั่วไปแล้วตัวแปลงความถี่มีวิธีการจัดการพลังงานแบบฟื้นฟูที่ใช้กันทั่วไปอยู่สองวิธี ได้แก่ (1) การกระจายพลังงานไปยัง "ตัวต้านทานเบรก" ซึ่งติดตั้งขนานกับตัวเก็บประจุในวงจรไฟฟ้ากระแสตรง ซึ่งเรียกว่าสถานะเบรกพลังงาน (2) หากพลังงานถูกป้อนกลับไปยังโครงข่ายไฟฟ้า จะเรียกว่าสถานะเบรกป้อนกลับ (หรือที่เรียกว่าสถานะเบรกแบบฟื้นฟู) นอกจากนี้ยังมีวิธีการเบรกอีกวิธีหนึ่ง คือ การเบรกกระแสตรง ซึ่งสามารถใช้ได้ในสถานการณ์ที่ต้องจอดรถอย่างแม่นยำ หรือเมื่อมอเตอร์เบรกหมุนไม่สม่ำเสมอเนื่องจากปัจจัยภายนอกก่อนสตาร์ท
ด้วยการพัฒนาของเทคโนโลยีการแปลงความถี่ การออกแบบและการประยุกต์ใช้การเบรกด้วยตัวแปลงความถี่ โดยเฉพาะวิธีการเบรกแบบใหม่ของ "การเบรกแบบป้อนกลับพลังงาน" มีข้อดีของ "การเบรกแบบป้อนกลับ" และประสิทธิภาพการทำงานสูง เช่นเดียวกับข้อดีของ "การเบรกแบบใช้พลังงาน" ซึ่งไม่ก่อให้เกิดมลภาวะต่อระบบไฟฟ้าและมีความน่าเชื่อถือสูง
การใช้พลังงานเบรก
วิธีการใช้ชุดตัวต้านทานการเบรกในวงจร DC เพื่อดูดซับพลังงานไฟฟ้าที่สร้างใหม่ของมอเตอร์เรียกว่าการเบรกแบบใช้พลังงาน ซึ่งมีข้อดีคือมีการก่อสร้างที่เรียบง่าย ไม่มีมลภาวะต่อระบบไฟฟ้า (เมื่อเปรียบเทียบกับการควบคุมแบบป้อนกลับ) ต้นทุนต่ำ ข้อเสียคือประสิทธิภาพการทำงานต่ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระหว่างการเบรกบ่อยครั้ง ซึ่งจะใช้พลังงานจำนวนมากและเพิ่มความจุของตัวต้านทานการเบรก
โดยทั่วไปแล้ว ตัวแปลงความถี่กำลังต่ำ (ต่ำกว่า 22 กิโลวัตต์) มักมีชุดเบรกในตัว ซึ่งต้องใช้ตัวต้านทานเบรกภายนอกเท่านั้น ตัวแปลงความถี่กำลังสูง (สูงกว่า 22 กิโลวัตต์) ต้องใช้ชุดเบรกภายนอกและตัวต้านทานเบรก
การเบรกแบบป้อนกลับ
เพื่อให้เกิดการเบรกป้อนกลับพลังงาน จำเป็นต้องมีเงื่อนไขต่างๆ เช่น การควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่ความถี่และเฟสเดียวกัน การควบคุมกระแสไฟฟ้าป้อนกลับ ฯลฯ เทคโนโลยีอินเวอร์เตอร์แบบแอคทีฟนี้แปลงพลังงานไฟฟ้าที่สร้างใหม่ให้เป็นไฟฟ้ากระแสสลับที่มีความถี่และเฟสเดียวกันกับระบบไฟฟ้าหลัก และส่งคืนไปยังระบบไฟฟ้าหลัก ทำให้เกิดการเบรก ข้อดีของการเบรกป้อนกลับคือ การป้อนกลับพลังงานไฟฟ้าช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของระบบ ข้อเสียคือ (1) วิธีการเบรกป้อนกลับนี้สามารถใช้ได้เฉพาะกับแรงดันไฟฟ้าของระบบไฟฟ้าหลักที่เสถียรและไม่เกิดความผิดพลาด (ความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าของระบบไฟฟ้าหลักไม่เกิน 10%) เนื่องจากในระหว่างการเบรกการผลิตไฟฟ้า หากแรงดันไฟฟ้าของระบบไฟฟ้าหลักเกิดความผิดพลาดมากกว่า 2 มิลลิวินาที อาจเกิดการขัดข้องในการสับเปลี่ยนและส่วนประกอบอาจเสียหายได้ (2) ในระหว่างการป้อนกลับ จะเกิดมลภาวะทางฮาร์มอนิกในระบบหลัก (3) การควบคุมมีความซับซ้อนและมีต้นทุนสูง
วิธีการเบรกแบบใหม่ (การเบรกแบบป้อนกลับของตัวเก็บประจุ)
เทคโนโลยีป้อนกลับพลังงานใช้ IGBT เป็นสะพานเรียงกระแส และโมดูลฟังก์ชัน IGBT สามารถส่งพลังงานได้สองทิศทาง ขณะเดียวกันก็ใช้ชิป DSP ความเร็วสูงเพื่อสร้างพัลส์ควบคุม PWM ในด้านหนึ่ง สามารถย้อนกลับพลังงานไฟฟ้าที่เก็บไว้ในตัวเก็บประจุไปยังโครงข่ายไฟฟ้าได้ ในทางกลับกัน ตัวประกอบกำลังไฟฟ้าขาเข้ายังสามารถปรับเพื่อลดมลพิษฮาร์มอนิกในโครงข่ายไฟฟ้าได้อีกด้วย
ในระหว่างการใช้พลังงาน DSP ของชุดควบคุมการเรียงกระแสจะสร้างพัลส์ PWM ความถี่สูง 6 พัลส์ เพื่อควบคุมการนำและการตัดของ IGBT ทั้ง 6 ตัวที่ด้านเรียงกระแส การนำและการตัดของ IGBT จะทำงานร่วมกับรีแอคเตอร์เพื่อสร้างรูปคลื่นกระแสไซน์ที่สอดคล้องกับเฟสของแรงดันไฟฟ้าขาเข้า จึงช่วยขจัดฮาร์มอนิกที่เกิดจากสะพานเรียงกระแสและขจัดมลพิษฮาร์มอนิกที่ส่งไปยังโครงข่ายไฟฟ้า
เมื่ออยู่ในสถานะการผลิตไฟฟ้า พลังงานจะถูกป้อนกลับไปยังบัส DC ผ่านไดโอดที่ฝั่งอินเวอร์เตอร์ และเมื่อสะสมพลังงาน แรงดันไฟฟ้าบนบัส DC ก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน เมื่อค่าพลังงานเกินกว่าค่าที่กำหนด ส่วนป้อนกลับพลังงานที่ฝั่งเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าจะเริ่มทำงาน โดยแปลงพลังงาน DC เป็นพลังงาน AC หลังจากปรับเฟสและแอมพลิจูดแล้ว พลังงานจะถูกส่งกลับไปยังโครงข่ายไฟฟ้า AC เพื่อประหยัดพลังงาน