Genvinding af elektrisk energi og dens anvendelse

Den traditionelle måde at slippe af med overskydende energi frigivet i frekvensomformere under bremsning af de asynkrone motorer, der blev kontrolleret af dem, blev den spredt i form af varme på modstanderne. Bremsemodstande blev brugt, uanset hvor der var en høj inerti af belastningen, for eksempel i centrifuger, på elektriske køretøjer, på laststander osv.

En sådan løsning var nødvendig for at begrænse den maksimale spænding ved klemmernes klemmer i bremsetilstand. Ellers ville frekvensomformerne mislykkes, fordi det ville være umuligt at kontrollere parametrene for acceleration og bremsning.

Bremsemodstanderne belastede ikke udstyret økonomisk, men nogle ulemper medførte altid. Modstande er dimensionelle, de er meget varme, de har brug for beskyttelse mod fugt og støv. Og alt dette er kun forbundet med det faktum, at det er nødvendigt at sprede spildt energi, som virksomheden betaler for, og pengene er ikke små, især hvis vi taler om storstilet produktion.

Om sommeren er ekstra opvarmning af den omgivende luft især uønsket, fordi det teknologiske udstyr allerede er opvarmet af varm luft, og så er der også modstande opvarmet til 100 grader og derover. Brug for yderligere ventilation - igen omkostninger.

Men der er en anden måde. Hvorfor sprede energi forgæves? Du kan returnere det til netværket tilbage og så spare energi. Så kommer de til hjælp energegenvindingssystemer.

Naturligvis reducerer nutidens frekvensomformere kraftigt forbruget af elektricitet med udstyr på grund af optimeringen af ​​strømforsyningsmetoden til motorer i forskellige teknologiske apparater, og det sparer ressourcer. Men brugen af ​​genopretning øger besparelserne yderligere. Energi spredes muligvis ikke af modstande under bremsning, men kan returneres til netværket under hensyntagen til de aktuelle netværksparametre.

I dag implementerer allerede førende producenter af industrimaskiner og -udstyr sådanne systemer på elektriske køretøjer: til trolleybusser, elektriske tog, rulletrapper, sporvogne og endelig - til elbiler.

Hvordan fungerer gendannelsessystemet? En vekselstrømskilde, der leverer en motor eller anden installation, skal kunne tage energi tilbage. Til dette anvendes i stedet for en konventionel ensretter en pulsbreddemoduleret konverter. En sådan konverter er i stand til at dirigere strømstrømme både fra en kilde til en forbruger og fra en forbruger til en kilde. På denne måde kan du bringe magtfaktoren til enhed.

En typisk IGBT-kaskade af frekvensomformeren, der fungerer i gendannelsestilstand, præsenteres oprindeligt som en sinusformet strømretter, men ved bremsning genererer den et pulsbreddemoduleret signal, hvor strømens retning, når spændingen ved klemmerne er over et bestemt niveau, ikke styres fra netværket, og til netværket fra forbrugerkredsløbet.

Spændingsforskellen mellem forsyningsnetværket og belastningskredsløbet påføres genvindingsinduktoren. Induktans blokerer for højfrekvensharmonik, og der opnås en næsten ren sinusformet strøm, der er ikke behov for synkroniseringsudstyr, det er nok at påføre tre testimpulser fra PWM-modulatoren til netværket for at bestemme frekvensen og fasen af ​​spændingen i det aktuelle øjeblik.

Et eksempel er frekvensomformere med et gendannelsessystem fra kontrolteknikker, der især bruges på Lamborghini og Nissan fabrikker til at drive dynamiske testbænke såvel som rulletrapper og forskellige metallurgiske løsninger.

Essensen er den samme overalt - der oprettes en tovejs energistrøm både til forbrugeren fra netværket, fra kilden og fra forbrugeren til netværket. Ved design af gendannelsessystemer tages et antal faktorer med i betragtning: netspændingsområde, udstyrsklassificering og effektfaktor, maksimal effekt under hensyntagen til overbelastning, tabsniveau.

Diagrammet, der er vist på figuren, viser en enkeltmotors løsning, hvor motordrevet og recuperatordrevet hver er i en kopi, hvor deres værdier er ens. Men nogle gange forekommer overbelastning af motorer, og derefter kræves et mere kraftfuldt gendannelsesdrev for at dække den nedre spændingsgrænse og motortab.

Det samme princip sikrer driften af ​​flere motorer med flere motordrev, mens man sætter et kraftigt gendannelsesdrev, der kan passere gennem den samlede effekt for alle motorer i systemet, under hensyntagen til muligheden for samtidig bremsning af alle motorer.

For at begrænse startstrømmen i systemer med flere motorer, når DC-busserne kombineres, bruges tyristormoduler, der er forbundet med kontaktorer til DC-ladede kondensatorer på konverteren. Efter opladning af kondensatorerne slukkes tyristormodulet. Gendannelsessystemer er naturligvis konfigureret forskelligt og designet individuelt.

Når man taler om nyttiggørelse, kan man ikke minde om de regenerative bremsesystemer, der bruges i moderne hybridbilmotorer, hvor grundlaget er vejen for elektrisk genvinding af kinetisk energi.

Hver gang en bil bevæger sig, manifesteres kinetisk energi. Men når man bremser på traditionel vis, går overskydende energi simpelthen tabt i form af varme, bremseklodser gnider mod bremseskiver, spilder kinetisk energi forgæves, opvarmer friktionsmateriale og metal, og mister i sidste ende varme til den omgivende luft. Dette er en meget spildende tilgang.

Det regenerative bremsesystem forbruger ikke kinetisk energi blot ved friktion for at bremse. I stedet bruges en elektrisk motor inkluderet i transmissionen, der begynder at fungere som en generator under bremsning, omdannelse af drejningsmomentet til elektricitet, der oplader batteriet, og bremsemomentet for rotoren, der opstår i generatortilstand, giver bilen den ønskede bremsning. Den energi, der opbevares i batteriet på denne måde efter nogen tid igen tjener til at bevæge bilen, det vil sige, den genbruges.

Regenerativ bremsning giver dig mulighed for at maksimere brugen af ​​den tilgængelige ressource til hver batteriladning, og brændstof spares meget. Da 70% af den kinetiske energi under bremsning er på forakslen, monteres genvindingssystemet på forakslen for mere effektivt at spare energi.

Den største effektivitet ved regenerativ bremsning opnås ved høje hastigheder, og ved lave hastigheder falder systemets effektivitet. Af denne grund er der sammen med regenerativ bremsning på en eller anden måde et friktionsbremsesystem til stede. Det fælles arbejde i de to systemer leveres af en elektronisk controller.

Controlleren implementerer en række funktioner: den styrer hjulets rotationshastighed, opretholder det rigtige bremsemoment, fordeler bremsekraften mellem gendannelses- og friktionsbremserne og opretholder et drejningsmoment, der er acceptabelt for en optimal batteriopladning.

Der er naturligvis ingen direkte mekanisk forbindelse mellem bremsepedalen og friktionspuderne i sådanne køretøjer. Den elektroniske enhed sikrer den korrekte interaktion mellem ABS, vekselkursstabilitetssystemet, bremsekraftfordelingssystemet og nødbremseforstærkeren.