Постачальники пристроїв зворотного зв'язку за енергією для перетворювачів частоти нагадують вам, що в традиційних системах регулювання частоти, що складаються з перетворювачів частоти, асинхронних двигунів та механічних навантажень, коли потенційне навантаження, що передається двигуном, знижується, двигун може перебувати в стані рекуперативного гальмування; або коли двигун сповільнюється з високої швидкості до низької (включаючи паркування), частота може раптово знизитися, але через механічну інерцію двигуна він може перебувати в стані рекуперативної генерації енергії. Існує два методи обробки рекуперативної енергії перетворювача частоти: один - метод розряду енергії опору; інший метод - метод зворотного зворотного зв'язку. Метод зворотного зворотного зв'язку - це структура "подвійної ШІМ", що складається з повністю керованих комутаційних елементів, але його висока вартість обмежує його широке використання. Нижче наведено вступ до нового методу зворотного зв'язку для рекуперації енергії в перетворювачі частоти.
Принцип роботи енергетичного зворотного зв'язку
Зворотний зв'язок рекуперативної енергії полягає у поверненні до мережі накопиченої електричної енергії на обох кінцях фільтруючого конденсатора, що генерується двигуном у стані рекуперативного гальмування. Схема зворотного зв'язку передбачає виконання двох умов:
(1) Коли перетворювач частоти працює нормально, пристрій зворотного зв'язку не працює. Пристрій зворотного зв'язку працює лише тоді, коли напруга шини постійного струму перевищує певне значення. Коли напруга шини постійного струму повертається до нормального значення, пристрій зворотного зв'язку слід своєчасно вимкнути, інакше це збільшить навантаження на схему випрямляча.
(2) Струм зворотного зв'язку інвертора повинен бути керованим.
Інверторна секція
Тиристори V1-V6 утворюють трифазну мостову схему інвертора. Тиристори мають такі переваги, як низька вартість, простота керування, надійність роботи та зріла технологія. Однак тиристори є напівкерованими компонентами, і схема інвертора, що складається з тиристорів, повинна забезпечувати мінімальний кут інвертора більше 30°, інакше легко спричинити вихід інвертора з ладу, але це робить нормальну напругу шини постійного струму вищою за напругу інвертора. Схема інвертора, що складається з тиристорів, може запустити інвертор, видаючи пусковий імпульс, але не може зупинити його, скасувавши пусковий імпульс. Якщо пусковий імпульс скасовано під час інверсії, це призведе до серйозних наслідків у вигляді відмови інверсії. Тому необхідно використовувати метод відключення кола постійного струму для зупинки інвертора.
Функція VT двояка: одна полягає в управлінні запуском або зупинкою схеми інвертора. Коли VT увімкнено, напруга постійного струму подається на міст інвертора для запуску інвертора; коли VT вимкнено, коло постійного струму розмикається, і інвертор зупиняється (у цей час імпульс запуску необов'язковий). Нормальна напруга шини постійного струму становить приблизно 600 В постійного струму (враховуючи коливання напруги мережі ± 10%). Пуск-зупинка інвертора залежить від величини напруги шини постійного струму та використовує гістерезисне керування. Коли напруга шини постійного струму вища за 1,2 × 600 В, інвертор запускається, а коли вона нижча за 1,1 × 600 В, інвертор вимикається. Інша функція VT полягає в управлінні величиною струму інвертора.
Контроль струму інвертора
Під час реверсування напруга шини постійного струму та напруга інвертора з'єднуються паралельно з однаковою полярністю, а напруга шини вища за напругу інвертора. Індуктивність L використовується для балансування різниці напруг. Керування трансформатором напруги може використовувати метод ШІМ-керування струмом, і тут використовується метод гістерезису струму.
Коли iL < I Α L-IL, VT проводить струм; Напруга постійного струму подається на індуктор L та міст інвертора, утворюючи струм у шляху 1, і струм iL починає зростати; Коли iL піднімається вище I3 L+IL, VT вимикається, і індуктор продовжує протікати через діод D. Струм iL починає зменшуватися. Коли iL падає до I3 L-IL, VT знову проводить струм, і iL знову починає зростати. Завдяки змінам увімкнення/вимкнення VT струм інвертора iL підтримується на встановленому значенні I3, і незалежно від того, як змінюється пікове значення напруги інвертора, завдяки використанню високочастотного перемикача, індуктивність L може залишатися дуже малою.
Підсумовуючи, провідність VN повинна відповідати двом умовам одночасно: (1) напруга постійного струму Uc вища за встановлену верхню межу напруги; (2) коли струм інвертора iL менший за встановлену нижню межу струму.
Вимкнення трансформатора напруги (VT) повинно відповідати одній із двох наступних умов: (1) напруга постійного струму Uc нижча за встановлену нижню межу напруги; (2) коли струм інвертора iL перевищує встановлену верхню межу.
Щоб уникнути частого перемикання трансформатора напруги (ТН), для напруги Uc та струму iL використовується гістерезисне керування, а ширина петлі дорівнює різниці між встановленими верхньою та нижньою межами.
Розрахунок індуктивності
Щоб спростити розрахунок та ігнорувати миттєву зміну напруги інвертора Vd Β, яка вважається постійною величиною, можна отримати наступне рівняння: L diL dt=Uc Ud Β Розв'язавши рівняння, отримуємо t1=2ILL Uc Ud Β, де IL - ширина гістерезису струму;
Uc - постійна напруга; Ud Β - середнє значення напруги інвертора.
В інтервалі t2 VT вимикається, і напруга продовжує протікати через D.
Існує таке рівняння: L diL dt=- Ud Β Розв'язання: t2=2ILL Ud Β Період різання: T=t1+t2=2ILLUc Ud Β (Uc Ud Β) Частота різання: f=Ud Β (Uc Ud Β) Індуктивність IILLUc: L=Ud Β (Uc Ud Β) 2ILUCf. Наведене вище рівняння показує, що коли f дуже високе, L дуже малий. Це відрізняється від типових схем тиристорних інверторів. Наведену вище формулу можна використовувати як основу для вибору індуктивності.
Розрахунок струму розряду конденсатора
Тільки коли напруга струму проводить, з конденсатора може витікати струм розряду. Таким чином, середнє значення струму розряду становить: Ic=t1 TI 3 L. Підставляючи наведену вище формулу у формулу для циклу стрибка, отримуємо результат: Ic=Ud Β Uc I 3 L