Frekans dönüştürücüler için enerji geri besleme cihazı tedarikçileri, frekans dönüştürücüler, asenkron motorlar ve mekanik yüklerden oluşan geleneksel frekans kontrol sistemlerinde, motor tarafından iletilen potansiyel yük düşürüldüğünde motorun rejeneratif frenleme durumuna geçebileceğini; veya motor yüksek hızdan düşük hıza (park etme dahil) düştüğünde frekansın aniden düşebileceğini, ancak motorun mekanik ataleti nedeniyle rejeneratif güç üretim durumuna geçebileceğini hatırlatır. Frekans dönüştürücünün rejeneratif enerjisini yönetmenin iki yöntemi vardır: biri direnç enerjisi deşarj yöntemi; diğeri ise ters geri besleme yöntemidir. Ters geri besleme yöntemi, tamamen kontrollü anahtarlama elemanlarından oluşan bir "çift PWM" yapısıdır, ancak yüksek maliyeti yaygın kullanımını sınırlar. Aşağıda, bir frekans dönüştürücüde enerji rejenerasyonu için yeni bir geri besleme yöntemine giriş verilmiştir.
Enerji geri bildiriminin çalışma prensibi
Rejeneratif enerji geri beslemesi, rejeneratif frenleme durumunda motor tarafından üretilen filtreleme kapasitörünün her iki ucunda biriken elektrik enerjisini şebekeye geri beslemektir. Bir geri besleme devresi olarak iki koşulun karşılanması gerekir:
(1) Frekans dönüştürücü normal çalışırken geri besleme cihazı çalışmaz. Geri besleme cihazı yalnızca DC bara voltajı belirli bir değerin üzerinde olduğunda çalışır. DC bara voltajı normale döndüğünde, geri besleme cihazı zamanında kapatılmalıdır, aksi takdirde doğrultucu devresindeki yük artacaktır.
(2) İnverterin geri besleme akımı kontrol edilebilir olmalıdır.
İnverter bölümü
V1-V6 tristörleri üç fazlı bir köprü invertör devresi oluşturur. Tristörler düşük maliyet, basit kontrol, güvenilir çalışma ve gelişmiş teknoloji avantajlarına sahiptir. Ancak tristörler yarı kontrollü bileşenlerdir ve tristörlerden oluşan invertör devresi, minimum invertör açısının 30°'den büyük olmasını sağlamalıdır, aksi takdirde invertör arızası meydana gelebilir, ancak bu, DC barasının normal voltajını invertör voltajından daha yüksek hale getirir. Tristörlerden oluşan invertör devresi, tetikleme darbesi göndererek invertörü çalıştırabilir, ancak tetikleme darbesini iptal ederek invertörü durduramaz. İnversiyon sırasında tetikleme darbesi iptal edilirse, invertör arızası gibi ciddi sonuçlar doğurur. Bu nedenle, invertörü durdurmak için DC devresini kesme yönteminin kullanılması gerekir.
VT'nin iki işlevi vardır: Birincisi, invertör devresinin başlatılmasını veya durdurulmasını kontrol etmektir. VT açıldığında, invertörü başlatmak için invertör köprüsüne DC gerilimi uygulanır; VT kapatıldığında, DC devresi kesilir ve invertör durur (bu sırada tetikleme darbesi isteğe bağlıdır). DC barasının normal gerilimi yaklaşık DC600V'tur (şebeke gerilimindeki ±%10'luk bir dalgalanma dikkate alındığında). İnvertörün başlatılması ve durdurulması, DC bara geriliminin büyüklüğüne bağlıdır ve histerezis kontrolünü benimser. DC bara gerilimi 1,2 × 600V'tan yüksek olduğunda invertör başlatılır ve 1,1 × 600V'tan düşük olduğunda invertör kapatılır. VT'nin bir diğer işlevi de invertör akımının büyüklüğünü kontrol etmektir.
İnverter akımının kontrolü
Geri viteste, DC bara gerilimi ve invertör gerilimi aynı polaritede paralel bağlanır ve bara gerilimi invertör geriliminden daha yüksektir. Gerilim farkını dengelemek için endüktans L kullanılır. VT'nin kontrolü PWM akım histerezis kontrol yöntemini benimseyebilir ve burada akım histerezis yöntemi kullanılır.
iL<I Α L-IL olduğunda, VT iletime geçer; Doğru akım gerilimi, indüktör L ve invertör köprüsüne uygulanarak ① yolunda bir akım oluşturur ve iL akımı yükselmeye başlar; iL, I3 L+IL'nin üzerine çıktığında, VT kapanır ve indüktör D diyotundan akmaya devam eder. iL akımı azalmaya başlar. iL, I3 L-IL değerine düştüğünde, VT tekrar iletime geçer ve iL tekrar yükselmeye başlar. VT'nin açma/kapama değişiklikleriyle, invertör akımı iL ayarlanan I3 değerinde tutulur ve invertör geriliminin tepe değeri nasıl değişirse değişsin, yüksek frekanslı anahtarlama kontrolünün kullanımı sayesinde endüktans L çok küçük tutulabilir.
Özetle, VT iletimi aynı anda iki koşulu karşılamalıdır: (1) DC gerilimi Uc, ayarlanan gerilim üst sınırından daha yüksektir; (2) İnverter akımı iL, ayarlanan akım alt sınırından daha az olduğunda.
VT'nin kapatılması aşağıdaki iki koşuldan birini karşılamalıdır: (1) DC gerilimi Uc, ayarlanan gerilim alt sınırından düşüktür; (2) İnverter akımı iL, ayarlanan üst sınırı aştığında.
Sık sık VT anahtarlama yapılmasını önlemek amacıyla gerilim Uc ve akım iL için histerezis kontrolü kullanılır ve devre genişliği ayarlanan üst ve alt sınırlar arasındaki farktır.
Endüktans hesaplaması
Hesaplamayı basitleştirmek ve sabit bir nicelik olarak kabul edilen invertör gerilimi Vd Β'nin anlık değişimini göz ardı etmek için aşağıdaki denklem elde edilebilir: L diL dt=Uc Ud Β Denklemin çözümü t1=2ILL Uc Ud Β sonucunu verir, burada IL - akım histeresisi genişliği;
Uc - DC voltajı; Ud Β - invertör voltajının ortalama değeri.
t2 aralığında VT kapanır ve gerilim D üzerinden akmaya devam eder.
Aşağıdaki denklem vardır: L diL dt=- Ud Β Çözüm: t2=2ILL Ud Β Doğrama süresi: T=t1+t2=2ILLUc Ud Β (Uc Ud Β) Doğrama frekansı: f=Ud Β (Uc Ud Β) IILLUc endüktansı: L=Ud Β (Uc Ud Β) 2ILUCf. Yukarıdaki denklem, f çok yüksek olduğunda L'nin çok küçük olduğunu gösterir. Bu, tipik tristörlü invertör devrelerinden farklıdır. Yukarıdaki formül, endüktansı seçmek için bir temel olarak kullanılabilir.
Kondansatör deşarj akımının hesaplanması
Yalnızca VT iletken olduğunda, kondansatörden bir deşarj akımı akabilir. Dolayısıyla, deşarj akımının ortalama değeri: Ic=t1 TI 3 L'dir. Yukarıdaki formülü kesme çevrimi formülüne koyduğumuzda sonuç: Ic=Ud Β Uc I 3 L olur.