niedziela, 26 stycznia 2014

Problemy z hamowaniem silnika falownikiem

Wiele problemów w eksploatacji systemów napędowych z wykorzystaniem falowników sprawia wyhamowywanie silnika zgodnie z zadaną ramą czasową. Problemy te najczęściej pojawiają się przy obsłudze napędów o dużym momencie bezwładności, przykładowo: duży wentylator czy wirówka technologiczna. Urządzenia te podczas hamowania mogą powodować pracę generatorową silnika który je napędza. [Praca generatorowa powyżej prędkości synchronicznej (kierunek ruchu wirnika jest zgodny z kierunkiem wirowania pola, a prędkość silnika jest większa od synchronicznej).] Podczas pracy generatorowej silnika w obwodzie DC falownika szybko rośnie napięcie a po przekroczeniu jego dopuszczalnej wartości granicznej, falownik wyłącza się celem ochrony przed uszkodzeniem kondensatorów obwodu pośredniego i/lub tranzystorów wyjściowych. Po przeanalizowaniu danego przypadku musimy podjąć decyzje która pozwoli nam na wyeliminowanie powyższego problemu, do dyspozycji mamy trzy rozwiązania.

Wydłużenie trwania rampy hamowania

Najprostsze rozwiązanie to zwiększenie czasu rampy hamowania do wartości przy której silnik nie wygeneruje napięcia. Ale czasami zdarza się że zależy nam ze względów sterowania aby czas wyhamowania napędu był jak najkrótszy, w takim przypadku nie możemy zastosować tego rozwiązania.

Zastosowanie tranzystora hamującego (czopera) i rezystora

Aby uniknąć zwiększenia napięcia na szynie DC, stosuje się falowniki wyposażone w czoper (tranzystor hamujący), dzięki któremu energia z obwodu DC podczas pracy generatorowej hamującego napędu jest rozładowywana na rezystorze, który jest pod podłączony do obwodu DC za pośrednictwem wspomnianego czopera. Powoduje to jednak powstawanie niepotrzebnych strat ciepła i jest umiarkowanie efektywne. Istnieją dwa sposoby podłączenia rezystora hamującego: do czopera wbudowanego w falownik i czoper zewnętrzny.
Przy zastosowaniu tego rozwiązania mamy w zależności od modelu i producenta kilka nastaw do zaprogramowania, między innymi: poziom progu napięcia uruchamiającego czoper, częstotliwość rozładowywania energii, czas reakcji i opóźnień. Są również czopery które nie posiadają żadnych nastaw a jedyną wartością jaką musimy ustawić jest włączenie czopera do pracy, sam czoper natomiast reguluje dzięki ustawieniom fabrycznym - napięcie na szynie DC. W tym przypadku "szkodliwa" nadwyżka energii zamieniana jest w ciepło.

Hamowanie ze zwrotem energii

Najbardziej efektywną i energooszczędną metodą hamowania jest zastosowanie modułu zwrotu energii do sieci. Moduły te są produkowane jako dedykowane do danego modelu/firmy lub moduły uniwersalne do zastosowania z różnymi typami falowników z możliwością podłączenia pojedynczych falowników lub grup kilku falowników z połączoną wspólną szyną DC. Moduły zwrotu energii do sieci, budowane są w oparciu o niskostratne tranzystory IGBT i charakteryzują się wysoką sprawnością dochodzącą do 97% dlatego też w określonych przypadkach stosowanie ich jest bardzo opłacalne.
Moduły zwrotu energii posiadają kontrolę synchronizacji z siecią zasilającą, dokładny monitoring sieci oraz szereg zabezpieczeń między innymi: kontrola temperatury elementów energoelektronicznych, kolejność podłączenia faz, przeciążenie...
Maksymalny prąd modułu zazwyczaj nie może przekraczać 1,2 x In i należy go wyznaczać łącznie z ilością i częstotliwością uruchamiania modułu przy doborze do każdej aplikacji. Maksymalna moc zwracana do sieci zależna jest od napięcia sieci zasilającej oraz prądu nominalnego modułu przy czym szczególną uwagę należy zwrócić na chwilową wartość napięcia w danej chwili.

Pozdrawiam serdecznie - Przemek