Chế độ phản hồi năng lượng cho phép năng lượng được đưa trở lại lưới điện bằng cách đảo ngược dòng điện tái tạo được tạo ra khi động cơ được kết nối với dòng điện xoay chiều cùng tần số với lưới điện, thay vì tiêu thụ năng lượng thông qua điện trở. Các quy trình cốt lõi của nó bao gồm:
Chuyển đổi năng lượng: Ở trạng thái phát điện của động cơ điện, cuộn dây stato tạo ra dòng điện cảm ứng ngược, làm tăng điện áp bus DC sau khi được chỉnh lưu bởi biến tần.
Điều khiển ngược: Khi điện áp bo mạch chủ vượt quá ngưỡng (ví dụ: gấp 1,2 lần giá trị hiệu dụng của điện áp lưới), máy biến áp có thể điều khiển (ví dụ: IGBT) chuyển sang trạng thái đảo ngược chủ động, đảo ngược dòng DC thành dòng AC vào lưới điện.
Điều chỉnh đồng bộ: mạch điều khiển phát hiện điện áp, tần số và pha của lưới điện theo thời gian thực để đảm bảo dòng điện phản hồi được đồng bộ với lưới điện và tránh ô nhiễm sóng hài.
Các thành phần và chức năng chính
Mô-đun nguồn
Nó bao gồm IGBT, điều khiển hướng dòng năng lượng thông qua điều chế PWM để đạt được chế độ chỉnh lưu và chuyển đổi chế độ đảo ngược.
Cần chịu được các cú sốc điện áp cao, chẳng hạn như bộ biến tần thang máy điện sử dụng mô-đun bốn góc phần tư để hỗ trợ dòng năng lượng hai chiều.
Mạch lọc
Sóng hài bậc cao được tạo ra bởi quá trình đảo ngược được lọc ra, thường bao gồm các mạch LC, để đảm bảo chất lượng phản hồi đáp ứng các tiêu chuẩn của lưới điện.
Mạch điều khiển
Điều chỉnh góc kích hoạt biến tần một cách linh hoạt để duy trì sự ổn định điện áp của bo mạch chủ (chẳng hạn như tự động giảm công suất phản hồi khi điện áp lưới thay đổi).
Các tình huống ứng dụng điển hình
Thiết bị nâng: Khi dỡ hàng hóa nặng, động cơ tạo ra điện và bộ phận phản hồi năng lượng có thể thu hồi hơn 80% năng lượng tái tạo.
Hệ thống thang máy: Bộ biến tần bốn phần tư đạt được khả năng tiết kiệm năng lượng thông qua phanh phản hồi, chẳng hạn như thiết kế chỉnh lưu mô-đun của thang máy điện.
Giao thông đường sắt: Phản hồi công suất cao khi phanh tàu, cần hỗ trợ khả năng tương thích với lưới điện.
So sánh phanh tiêu thụ năng lượng và phanh phản hồi
Đặc điểm Tiêu thụ năng lượng Phản hồi năng lượng phanh
Phản hồi tiêu thụ nhiệt từ năng lượng đến điện trở để tái sử dụng lưới điện
Hiệu suất thấp (lãng phí năng lượng) Hiệu suất cao (tỷ lệ tiết kiệm năng lượng lên đến 30%)
Chi phí thấp (chỉ cần lực cản phanh) Chi phí cao (yêu cầu điều khiển đảo ngược phức tạp)
Công suất áp dụng Công suất nhỏ và trung bình (<100kW) Công suất lớn (>100kW)
Thách thức và giải pháp kỹ thuật
Khả năng tương thích lưới
Cần phải phát hiện phạm vi dao động điện áp của lưới điện (ví dụ ± 20%) để tránh dòng điện phản hồi tác động vào lưới điện.
Sự triệt tiêu hài hòa
Giảm THD (độ méo hài tổng thể) xuống <5% bằng cách sử dụng bộ lọc đa giai đoạn (như bộ lọc chủ động LC+).
Phản ứng động
Mạch điều khiển phải hoàn tất việc chuyển đổi chế độ trong vòng 10ms để tránh tình trạng quá áp đường dây bus.