Frekans konvertörleri için enerji geri besleme cihazı tedarikçileri, genel amaçlı frekans konvertörleri, 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. Şanzıman sisteminde depolanan mekanik enerji, motor tarafından elektrik enerjisine dönüştürülür ve invertörün altı serbest diyotu aracılığıyla invertörün DC devresine geri gönderilir. Bu sırada invertör doğrultulmuş durumdadır. Bu noktada, frekans konvertöründe enerji tüketimi için herhangi bir önlem alınmazsa, bu enerji ara devredeki enerji depolama kapasitörünün voltajının yükselmesine neden olur. Frenleme çok hızlıysa veya mekanik yük kaldırıcıysa, bu enerji frekans konvertörüne zarar verebilir, bu nedenle bu enerjiden nasıl yararlanacağımızı düşünmeliyiz.
Genel frekans dönüştürücülerde, rejeneratif enerjiyi yönetmek için yaygın olarak kullanılan iki yöntem vardır: (1) DC devresindeki bir kapasitörle yapay olarak paralel bağlanmış bir "fren direncine" dağıtılması, buna güç frenleme durumu denir; (2) Güç şebekesine geri besleniyorsa, buna geri besleme frenleme durumu (rejeneratif frenleme durumu olarak da bilinir) denir. Doğru park etme gerektiren veya fren motorunun çalıştırmadan önce dış etkenler nedeniyle düzensiz döndüğü durumlarda kullanılabilen DC frenleme adı verilen başka bir frenleme yöntemi daha vardır.
Frekans dönüşüm teknolojisinin gelişmesiyle birlikte, frekans dönüştürücü frenlemenin, özellikle de yeni frenleme yöntemi olan "enerji geri beslemeli frenleme"nin tasarımı ve uygulanması, "geri beslemeli frenleme" ve yüksek işletme verimliliği avantajlarının yanı sıra, elektrik şebekesine kirlilik oluşturmayan ve yüksek güvenilirlik sağlayan "enerji tüketimli frenleme" avantajlarına da sahiptir.
Enerji tüketimi frenleme
DC devresinde ayarlanan fren direncinin motorun rejeneratif elektrik enerjisini emmesi yöntemine enerji tüketimli frenleme denir ve basit yapı avantajına sahiptir; elektrik şebekesine kirlilik yaratmaz (geri besleme kontrolüne kıyasla), düşük maliyet; dezavantajı ise özellikle sık frenleme sırasında düşük çalışma verimliliğidir, bu da büyük miktarda enerji tüketir ve fren direncinin kapasitesini artırır.
Genel olarak, düşük güçlü frekans dönüştürücüler (22 kW'ın altında), yalnızca harici bir fren direnci gerektiren dahili bir fren ünitesiyle donatılmıştır. Yüksek güçlü frekans dönüştürücüler (22 kW'ın üzerinde), harici fren üniteleri ve fren dirençleri gerektirir.
Geri bildirim frenlemesi
Enerji geri beslemeli frenlemeyi sağlamak için aynı frekans ve fazda gerilim kontrolü, geri beslemeli akım kontrolü vb. koşullar gereklidir. Rejenerasyonlu elektrik enerjisini, şebeke ile aynı frekans ve fazda AC gücüne dönüştürmek ve şebekeye geri döndürmek için aktif invertör teknolojisini kullanır ve böylece frenlemeyi sağlar. Geri beslemeli frenlemenin avantajı, elektrik enerjisi geri beslemesinin sistemin verimliliğini artırmasıdır. Dezavantajı ise: (1) bu geri beslemeli frenleme yöntemi yalnızca arızaya eğilimli olmayan kararlı şebeke gerilimi altında kullanılabilir (%10'u geçmeyen şebeke gerilimi dalgalanması). Çünkü güç üretim frenlemesinin çalışması sırasında, şebekenin gerilim arıza süresi 2 ms'den büyükse, komütasyon arızası meydana gelebilir ve bileşenler hasar görebilir. (2) Geri besleme sırasında, şebekede harmonik kirlilik meydana gelir. (3) Kontrol karmaşıktır ve maliyeti yüksektir.
Yeni frenleme yöntemi (kapasitör geri beslemeli frenleme)
Enerji geri besleme teknolojisi, doğrultucu köprü olarak IGBT kullanır ve IGBT fonksiyonel modülü, yüksek hızlı DSP çipleri kullanarak PWM kontrol darbeleri üretirken çift yönlü enerji akışı sağlayabilir. Bir yandan, kapasitörde depolanan elektrik enerjisini güç şebekesine geri gönderebilir; diğer yandan, giriş güç faktörü, güç şebekesindeki harmonik kirliliği ortadan kaldırmak için ayarlanabilir.
Güç tüketimi sırasında, doğrultucu kontrol ünitesinin DSP'si, doğrultucu tarafındaki 6 IGBT'nin iletimini ve kesimini kontrol etmek için 6 yüksek frekanslı PWM darbesi üretir. IGBT'lerin iletimi ve kesimi, giriş voltajının fazıyla uyumlu bir sinüs akımı dalga formu oluşturmak için reaktörlerle birlikte çalışarak, doğrultucu köprüsü tarafından üretilen harmonikleri ve güç şebekesindeki harmonik kirliliği ortadan kaldırır.
Güç üretim durumundayken, enerji invertör tarafındaki diyot aracılığıyla DC barasına geri beslenir ve biriktikçe DC barasındaki voltaj da artar. Belirli bir değeri aştığında, doğrultucu tarafındaki enerji geri besleme bölümü devreye girerek DC gücünü AC gücüne çevirir. Faz ve genlik ayarlandıktan sonra, enerji tasarrufu sağlamak için AC güç şebekesine geri iletilir.