بجلی اور بجلی کی صنعت میں، فریکوئنسی کنورٹرز بنیادی طور پر توانائی کے تحفظ اور پیداواری عمل کو بہتر بنانے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ موٹروں کے لیے توانائی کی بچت اور رفتار کو کنٹرول کرنے والے آلات کے طور پر، وہ دھات کاری، بجلی، پانی کی فراہمی، پٹرولیم، کیمیکل، کوئلہ اور دیگر شعبوں میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں۔ فریکوئنسی کنورٹر کے انرجی فیڈ بیک یونٹ کا جوہر فعال الٹا ہے۔ جنرل فریکوئنسی کنورٹر کے انرجی فیڈ بیک یونٹ کے نفاذ کا طریقہ عام فریکوئنسی کنورٹر کے فرنٹ اسٹیج کے بے قابو ریکٹیفائر پر اینٹی پیریلل تھری فیز انورٹرز کے ذریعے دوبارہ پیدا ہونے والی توانائی کو گرڈ میں فیڈ کرنا ہے۔ انرجی فیڈ بیک یونٹ کا مرکزی سرکٹ بنیادی طور پر ایک انورٹر برج پر مشتمل ہوتا ہے جس میں thyristors، IGBTs، IPM ماڈیولز اور کچھ پیریفرل سرکٹس ہوتے ہیں۔
انورٹر برج کا آؤٹ پٹ اینڈ تین چوک ری ایکٹرز کے ذریعے فریکوئنسی کنورٹر کے ان پٹ ٹرمینلز R، S، اور T سے جڑا ہوا ہے، اور ان پٹ اینڈ یونیورسل فریکوئنسی کنورٹر کے ڈی سی سائیڈ کے مثبت ٹرمینل سے الگ تھلگ ڈائیوڈ کے ذریعے جڑا ہوا ہے تاکہ "ایکٹو برج کنورٹر" کی سمت میں توانائی کے یک طرفہ بہاؤ کو یقینی بنایا جا سکے۔ چوک ری ایکٹر کا کام وولٹیج کے فرق کو متوازن کرنا، کرنٹ کو محدود کرنا، اور فلٹر کرنا ہے، جو پاور گرڈ کو دوبارہ پیدا کرنے والی توانائی کے تاثرات میں کلیدی کردار ادا کرتا ہے۔
سسٹم کا کام کرنے کا عمل یہ ہے: جب موٹر چل رہی ہوتی ہے، فعال انورٹر ڈیوائس کام نہیں کرتی ہے، اور انورٹر سوئچ ٹیوبیں تمام بلاک اور آف حالت میں ہوتی ہیں۔ جب موٹر دوبارہ پیدا ہونے والی بجلی پیدا کرنے کی حالت میں ہوتی ہے، تو توانائی کو موٹر کے ذریعے گرڈ میں واپس پہنچایا جاتا ہے، اور فعال انورٹر ڈیوائس کو چلانے کے لیے شروع کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔
انرجی فیڈ بیک کے دوران ایکٹو انورٹر ڈیوائس کی ایکٹیویشن فریکوئنسی کنورٹر کے DC سائیڈ وولٹیج Ud کی شدت سے کنٹرول کی جاتی ہے۔ بنیاد یہ ہے کہ جب موٹر برقی حالت میں ہوتی ہے تو فریکوئنسی کنورٹر کا ڈی سی سائیڈ وولٹیج بنیادی طور پر مستقل رہتا ہے۔ جب موٹر جنریٹنگ بریکنگ حالت میں ہوتی ہے، تو AC موٹر کی دوبارہ پیدا ہونے والی توانائی فریکوئنسی کنورٹر کے درمیانی DC لنک میں توانائی کے ذخیرہ کرنے والے کیپسیٹر کو چارج کرتی ہے، جس کی وجہ سے DC بس وولٹیج بڑھ جاتا ہے۔ جب تک Ud کی شدت کا پتہ چل جاتا ہے، موٹر کی حالت کا تعین کیا جا سکتا ہے، اور فعال انورٹر ڈیوائس کو توانائی کی رائے حاصل کرنے کے لیے کنٹرول کیا جا سکتا ہے۔
جب توانائی کو موٹر کے ذریعے DC کی طرف واپس کیا جاتا ہے، جس کی وجہ سے DC بس وولٹیج پاور گرڈ لائن کے چوٹی وولٹیج سے تجاوز کر جاتا ہے، یونیورسل فریکوئنسی کنورٹر کا ریکٹیفائر پل ریورس وولٹیج کی وجہ سے بند ہو جائے گا۔ جب DC بس کا وولٹیج بڑھتا رہتا ہے اور شروع ہونے والے ایکٹو انورٹر کے کام کرنے والے وولٹیج سے تجاوز کر جاتا ہے، تو انورٹر کام کرنا شروع کر دیتا ہے، توانائی کو DC کی طرف سے گرڈ تک پہنچاتا ہے۔ جب DC بس کا وولٹیج انورٹر کے آپریٹنگ وولٹیج پر گرتا ہے، تو فعال انورٹر بند ہوجاتا ہے۔
موٹر ڈیلیریشن اور پاور گرڈ پر بریک لگانے کے دوران پیدا ہونے والی ری جنریٹیو انرجی کا فیڈ بیک کرنے کے لیے ایک فعال انورٹر کا استعمال کرتے ہوئے، ایک یونیورسل فریکوئنسی کنورٹر کم کارکردگی اور تیز بریک لگانے کی ضروریات کو پورا کرنے میں دشواری اور بریک ریزسٹرس کے روایتی استعمال کی وجہ سے بار بار آگے/ریورس روٹیشن پر قابو پا سکتا ہے، جس سے چار فریکوئنسی کنورٹر کو کام کرنے کی اجازت دیتا ہے۔
1) انرجی فیڈ بیک کنٹرول سسٹم
ایک مکمل انرجی فیڈ بیک کنٹرول سسٹم کو فیز، وولٹیج، کرنٹ وغیرہ کے کنٹرول کی شرائط کو پورا کرنا چاہیے، جس کے لیے ضروری ہے کہ فیڈ بیک کے عمل کو گرڈ فیز کے ساتھ ہم آہنگ کیا جائے، اور فعال انورٹر ڈیوائس کو صرف اس وقت شروع کیا جانا چاہیے جب DC بس وولٹیج ایک خاص قدر سے زیادہ ہو؛ سسٹم کو فیڈ بیک کرنٹ کی شدت کو کنٹرول کرنے کے قابل ہونا چاہئے، اس طرح موٹر کے بریک ٹارک کو کنٹرول کرنا اور درست بریک حاصل کرنا۔
2) دو قسم کے یونیورسل فریکوئنسی کنورٹر انرجی فیڈ بیک یونٹس
اس سے پہلے، انرجی فیڈ بیک یونٹس کا مرکزی سرکٹ زیادہ تر thyristors اور IGBTs پر مشتمل تھا۔ حالیہ برسوں میں، انرجی فیڈ بیک یونٹس کی کچھ نئی اقسام نے انرجی فیڈ بیک یونٹس کے سسٹم ڈھانچے کو آسان بنانے کے لیے آئی پی ایم جیسے ذہین ماڈیولز کا بھی استعمال کیا ہے۔
(1) Thyristor انرجی فیڈ بیک یونٹ:
انرجی فیڈ بیک مین سرکٹ تھائیرسٹر ڈیوائسز پر مشتمل ہے، جو کہ ایک ابتدائی انرجی فیڈ بیک یونٹ بھی ہے۔ یہ نہ صرف فریکوئنسی کنورٹرز میں استعمال ہوتا ہے بلکہ کچھ ڈی سی ریورس ایبل اسپیڈ کنٹرول سسٹم کے بریک لگانے میں بھی استعمال ہوتا ہے۔
① یونیورسل فریکوئنسی کنورٹر کی فارورڈ ورکنگ سٹیٹ: جب موٹر برقی حالت میں ہوتی ہے تو فریکوئنسی کنورٹر کا ریکٹیفائر کام کر رہا ہوتا ہے، جبکہ انرجی فیڈ بیک یونٹ میں تھائرسٹر ڈیوائس ٹرگر نہیں ہوتی اور کٹ آف حالت میں ہوتی ہے، اور ریکٹیفائر آگے کی سمت میں کام کر رہا ہوتا ہے۔ انورٹر کا قابل کنٹرول انورٹر حصہ کام کرنے کے لیے متحرک ہوتا ہے، بے قابو ریورس رییکٹیفیکیشن حصہ کٹ آف حالت میں ہے، اور انورٹر فارورڈ آپریشن میں ہے۔
② یونیورسل فریکوئنسی کنورٹر کی ریورس ورکنگ سٹیٹ: جب موٹر جنریٹنگ سٹیٹ میں ہوتی ہے تو فریکوئنسی کنورٹر کا رییکٹیفائر کٹ آف سٹیٹ میں ہوتا ہے، اور انرجی فیڈ بیک یونٹ میں تھائرسٹر ڈیوائسز کام کرنے کے لیے متحرک ہو جاتی ہیں۔ انورٹر کا قابل کنٹرول انورٹر حصہ اب بھی کام کرنے کے لیے متحرک ہے، بے قابو ریورس رییکٹیفیکیشن حصہ کام کرنے کی حالت میں ہے، اور انورٹر ریورس میں کام کر رہا ہے۔
(2) آئی جی بی ٹی انرجی فیڈ بیک یونٹ:
انرجی فیڈ بیک مین سرکٹ IGBT ڈیوائسز پر مشتمل ہے، جو عام فریکوئنسی کنورٹرز میں سب سے زیادہ استعمال ہوتے ہیں۔ آئی جی بی ٹی ڈیوائسز کے ساتھ مربوط فری وہیلنگ ڈائیوڈ کو DC سائیڈ سے منسلک آئسولیشن ڈائیوڈ کی محدودیت کی وجہ سے رییکٹیفائر ڈیوائس کے طور پر استعمال نہیں کیا جا سکتا ہے۔ اس کی قیمت thyristor انرجی فیڈ بیک یونٹ سے زیادہ ہونی چاہیے۔
① یونیورسل فریکوئنسی کنورٹر کی فارورڈ ورکنگ سٹیٹ: جب موٹر برقی حالت میں ہوتی ہے تو فریکوئنسی کنورٹر کا ریکٹیفائر کام کر رہا ہوتا ہے، جب کہ انرجی فیڈ بیک یونٹ میں آئی جی بی ٹی ڈیوائس ٹرگر نہیں ہوتی اور کٹ آف حالت میں ہوتی ہے، اور ریکٹیفائر آگے کی سمت میں کام کر رہا ہوتا ہے۔ انورٹر میں آئی جی بی ٹی ڈیوائسز کام کرنے کے لیے متحرک ہوتی ہیں، اور غیر کنٹرول شدہ ریورس رییکٹیفیکیشن حصہ کٹ آف حالت میں ہوتا ہے، جب کہ انورٹر فارورڈ آپریشن میں ہوتا ہے۔
② یونیورسل فریکوئنسی کنورٹر کی ریورس ورکنگ سٹیٹ: جب موٹر جنریٹنگ سٹیٹ میں ہوتی ہے تو فریکوئنسی کنورٹر کا رییکٹیفائر کٹ آف سٹیٹ میں ہوتا ہے اور انرجی فیڈ بیک یونٹ میں IGBT ڈیوائس کام کرنے کے لیے متحرک ہو جاتی ہے۔ انورٹر میں آئی جی بی ٹی ڈیوائسز اب بھی کام کرنے کے لیے متحرک ہیں، اور غیر کنٹرول شدہ ریورس رییکٹیفیکیشن حصہ کام کر رہا ہے، جس کی وجہ سے انورٹر ریورس میں کام کر رہا ہے۔