Phục hồi năng lượng điện và sử dụng nó

Cách truyền thống để loại bỏ năng lượng dư thừa được giải phóng trong bộ biến tần trong quá trình hãm các động cơ không đồng bộ được điều khiển bởi chúng, nó bị tiêu tán dưới dạng nhiệt trên các điện trở. Điện trở hãm được sử dụng ở bất cứ nơi nào có quán tính tải trọng cao, ví dụ, trong máy ly tâm, trên xe điện, trên bệ tải, v.v.

Một giải pháp như vậy là cần thiết để hạn chế điện áp tối đa tại các cực của bộ biến đổi ở chế độ hãm. Nếu không, các bộ biến tần sẽ thất bại, vì không thể kiểm soát các tham số của gia tốc và phanh.

Điện trở hãm không gây gánh nặng cho thiết bị về mặt kinh tế, nhưng một số bất tiện luôn luôn kéo theo. Điện trở là chiều, chúng rất nóng, chúng cần được bảo vệ chống ẩm và bụi. Và tất cả những điều này chỉ được kết nối với thực tế là cần phải tiêu tan năng lượng lãng phí, mà doanh nghiệp trả tiền, và tiền không nhỏ, đặc biệt nếu chúng ta đang nói về sản xuất quy mô lớn.

Vào mùa hè, việc sưởi ấm thêm không khí xung quanh đặc biệt không mong muốn, bởi vì các thiết bị công nghệ đã được làm nóng bằng không khí ấm, và sau đó cũng có các điện trở được làm nóng đến 100 độ trở lên. Cần thông gió bổ sung - một lần nữa chi phí.

Nhưng có một cách khác. Tại sao tiêu tán năng lượng vô ích? Bạn có thể đưa nó trở lại mạng và tiết kiệm năng lượng. Sau đó, họ đến giải cứu hệ thống thu hồi năng lượng.

Tất nhiên, bộ biến tần ngày nay giúp giảm đáng kể mức tiêu thụ điện của thiết bị, do tối ưu hóa việc cung cấp năng lượng cho động cơ của các thiết bị công nghệ khác nhau, và điều này giúp tiết kiệm tài nguyên. Nhưng việc sử dụng các khoản thu hồi lại làm tăng thêm sự tiết kiệm. Năng lượng có thể không bị tiêu tán bởi các điện trở trong quá trình hãm, nhưng có thể được đưa trở lại mạng có tính đến các tham số mạng hiện tại.

Ngày nay, các nhà sản xuất máy móc và thiết bị công nghiệp hàng đầu đã triển khai các hệ thống như vậy trên xe điện: cho xe buýt xe điện, tàu điện, thang cuốn, xe điện và cuối cùng - cho xe điện.

Làm thế nào để hệ thống phục hồi hoạt động? Một nguồn hiện tại xen kẽ cung cấp một động cơ hoặc cài đặt khác phải có thể lấy lại năng lượng. Đối với điều này, thay vì bộ chỉnh lưu thông thường, bộ chuyển đổi điều chế độ rộng xung được sử dụng. Bộ chuyển đổi như vậy có thể điều hướng dòng điện cả từ nguồn tới người tiêu dùng và từ người tiêu dùng sang nguồn. Cách này cho phép bạn mang yếu tố sức mạnh đến sự thống nhất.

Một tầng IGBT điển hình của bộ biến tần hoạt động ở chế độ phục hồi ban đầu được trình bày dưới dạng bộ chỉnh lưu dòng hình sin, nhưng khi hãm nó sẽ tạo ra tín hiệu điều chế độ rộng xung, trong đó hướng của dòng điện, khi điện áp ở các cực nằm trên một mức nhất định, không được dẫn từ mạng, và đến mạng từ mạch tiêu dùng.

Chênh lệch điện áp giữa mạng cung cấp và mạch tải được áp dụng cho cuộn cảm phục hồi. Điện cảm chặn các sóng hài tần số cao và thu được dòng điện hình sin gần như thuần túy, không cần thiết bị đồng bộ hóa, chỉ cần áp dụng ba xung thử nghiệm từ bộ điều chế PWM vào mạng để xác định tần số và pha của điện áp tại thời điểm hiện tại.

Một ví dụ là bộ biến tần với hệ thống phục hồi từ Control Techn kỹ thuật, được sử dụng, đặc biệt, tại các nhà máy của Lamborghini và Nissan để cung cấp năng lượng cho các băng ghế thử nghiệm động, cũng như trên thang cuốn và các giải pháp luyện kim khác nhau.

Bản chất là giống nhau ở mọi nơi - một luồng năng lượng hai chiều được tạo ra cho cả người tiêu dùng từ mạng, từ nguồn và từ người tiêu dùng đến mạng. Khi thiết kế hệ thống phục hồi, một số yếu tố được tính đến: phạm vi điện áp nguồn, định mức thiết bị và hệ số công suất, công suất tối đa có tính đến quá tải, mức độ tổn thất.

Sơ đồ hiển thị trong hình cho thấy một giải pháp động cơ đơn, trong đó ổ đĩa động cơ và ổ đĩa trao đổi nhiệt là mỗi một bản sao, các giá trị của chúng là bằng nhau. Nhưng đôi khi quá tải động cơ xảy ra, và sau đó một ổ đĩa phục hồi mạnh hơn được yêu cầu để bù đắp giới hạn điện áp thấp hơn và tổn thất động cơ.

Nguyên tắc tương tự đảm bảo hoạt động của một số động cơ với một số ổ đĩa động cơ, trong khi đặt một ổ đĩa phục hồi mạnh mẽ có thể truyền toàn bộ sức mạnh cho tất cả các động cơ của hệ thống, có tính đến khả năng phanh đồng thời của tất cả các động cơ.

Để hạn chế dòng khởi động trong các hệ thống có một số động cơ, khi các bus DC được kết hợp, các mô-đun thyristor được sử dụng, được kết nối bởi các tiếp điểm với các tụ điện tích điện DC của bộ chuyển đổi. Sau khi sạc các tụ điện, mô-đun thyristor bị tắt. Rõ ràng, các hệ thống phục hồi được cấu hình khác nhau và được thiết kế riêng lẻ.

Nói về sự phục hồi, người ta không thể không nhớ đến các hệ thống phanh tái tạo được sử dụng trong động cơ xe hybrid hiện đại, trong đó cơ sở là con đường phục hồi điện của động năng.

Bất cứ khi nào một chiếc xe di chuyển, động năng được biểu hiện. Nhưng khi phanh theo cách truyền thống, năng lượng dư thừa chỉ bị mất dưới dạng nhiệt, má phanh cọ xát vào đĩa phanh, lãng phí động năng vô ích, làm nóng vật liệu ma sát và kim loại, cuối cùng mất nhiệt với không khí xung quanh. Đây là một cách tiếp cận rất lãng phí.

Hệ thống phanh tái tạo không tiêu thụ động năng đơn giản chỉ bằng ma sát để phanh. Thay vào đó, một động cơ điện có trong bộ truyền động được sử dụng, nó bắt đầu hoạt động như một máy phát trong quá trình phanh, chuyển đổi mô-men xoắn trên trục thành điện sạc cho pin, và mô-men xoắn của rô-to phát sinh trong chế độ máy phát cho xe phanh. Năng lượng được lưu trữ trong pin theo cách này sau một thời gian một lần nữa phục vụ cho việc di chuyển chiếc xe, nghĩa là, nó được tái sử dụng.

Phanh hãm cho phép bạn tối đa hóa việc sử dụng tài nguyên có sẵn của mỗi lần sạc pin và nhiên liệu được tiết kiệm rất nhiều. Kể từ khi phanh, 70% động năng rơi vào trục trước, hệ thống phục hồi cũng được gắn trên trục trước để tiết kiệm năng lượng hiệu quả hơn.

Hiệu quả lớn nhất của phanh tái tạo đạt được ở tốc độ cao, và ở tốc độ thấp, hiệu quả của hệ thống giảm. Vì lý do này, cùng với hệ thống phanh tái tạo, bằng cách này hay cách khác, một hệ thống phanh ma sát có mặt. Công việc chung của hai hệ thống được cung cấp bởi một bộ điều khiển điện tử.

Bộ điều khiển thực hiện một số chức năng: nó kiểm soát tốc độ quay của các bánh xe, duy trì mô-men phanh chính xác, phân phối lực phanh giữa phanh và ma sát và duy trì mô-men xoắn chấp nhận được cho một lần sạc pin tối ưu.

Tất nhiên, không có kết nối cơ học trực tiếp giữa bàn đạp phanh và miếng ma sát trong những chiếc xe như vậy. Bộ phận điện tử đảm bảo sự tương tác chính xác của ABS, hệ thống ổn định tỷ giá hối đoái, hệ thống phân phối lực phanh và trợ lực phanh khẩn cấp.