NEO
درایوهای فرکانس متغیر (VFD) یا اینورترها امروز قلب تپنده بسیاری از خطوط تولید و ماشین‌آلات صنعتی محسوب
می‌شوند.این تجهیزات با کنترل ولتاژ و فرکانس خروجی،امکان مدیریت دقیق سرعت و گشتاور موتورهای الکتریکی
را فراهم می‌کنند.
اما در برخی شرایط کاری، به‌ویژه در سیستم‌هایی که بار اینرسی بالا دارند یا نیاز به توقف و راه‌اندازی سریع وجود
دارد، پدیده‌ای به نام Regeneration یا بازگشت انرژی رخ می‌دهد. این پدیده اگر به‌درستی کنترل نشود، می‌تواند
منجر به افزایش بیش‌ازحد ولتاژ DC Bus، خطاهای اضافه‌ولتاژ (Over Voltage Fault) و حتی آسیب جدی به
ماژول‌های قدرت اینورتر شود.
یکی از رایج‌ترین راهکارهای مهندسی برای مدیریت این انرژی اضافی، استفاده از مقاومت ترمز (Dynamic Braking Resistor) است
که به شکل مؤثر از بروز خطا و توقف‌های ناخواسته در سیستم جلوگیری می‌کند.
در ادامه، این پدیده را از نظر ماهیت الکتریکی، نحوه وقوع، اثرات روی اینورتر و موتور و همچنین روش‌های مدیریت
انرژی بازگشتی بررسی می‌کنیم.
زمانی که یک موتور القایی توسط اینورتر راه‌اندازی می‌شود، انرژی الکتریکی از طریق لینک DC به سیم‌پیچ‌های
موتور اعمال شده و تبدیل به انرژی مکانیکی می‌شود. اما در شرایط خاص، جهت انتقال انرژی معکوس می‌شود ؛
یعنی موتور به دلیل اینرسی بار یا نیروی خارجی، مانند یک ژنراتور عمل کرده و انرژی مکانیکی را به انرژی
الکتریکی برگشتی تبدیل می‌کند.
به این فرآیند Regeneration می‌گویند و این انرژی مستقیماً وارد لینک DC اینورتر می‌شود.
اینورترها معمولاً برای تحویل انرژی از ورودی به موتور طراحی شده‌اند، نه بالعکس. بنابراین وقتی انرژی اضافی به
لینک DC بازمی‌گردد، اگر مسیری برای تخلیه آن وجود نداشته باشد، ولتاژ DC Bus افزایش می‌یابد.
برای جلوگیری از این مشکلات، باید انرژی برگشتی ناشی از Regeneration را به شکل مؤثر مدیریت کرد. دو
راهکار اصلی وجود دارد:
1- استفاده از مقاومت ترمز (Dynamic Braking Resistor)
این روش، رایج‌ترین و مقرون‌به‌صرفه‌ترین راهکار صنعتی برای کنترل ولتاژ DC Bus است.
مکانیزم عملکرد مقاومت ترمز
درایوهای مجهز به چاپر ترمز (Brake Chopper) ولتاژ DC Bus را به‌صورت مداوم پایش می‌کنند. زمانی که ولتاژ از
مقدار آستانه بالاتر رود، چاپر فعال شده و انرژی اضافی را به سمت مقاومت ترمز هدایت می‌کند. این انرژی در
مقاومت به حرارت تبدیل شده و از سیستم دفع می‌شود.
NEO
مزایای استفاده از مقاومت ترمز
کنترل مؤثر اضافه‌ولتاژ در لینک DC
مناسب برای بارهای با اینرسی متوسط و زیاد
افزایش قابلیت اطمینان درایو
کاهش خطاهای Over Voltage Fault
NEO
نکات طراحی و انتخاب مقاومت ترمز
برای انتخاب صحیح مقاومت ترمز باید به این موارد توجه کرد:
مثال
برای یک اینورتر 7.5 کیلووات، ولتاژ لینک DC حدود 540 ولت است. اگر بار دارای اینرسی بالا باشد، معمولاً
مقاومتی با مقدار 60Ω و توان 1.5 کیلووات استفاده می‌شود.
NEO
2- استفاده از واحد بازتولید انرژی (Regenerative Unit)
در کاربردهایی که حجم انرژی بازگشتی بسیار بالاست یا ترمزگیری به‌صورت مداوم انجام می‌شود، به جای
سوزاندن انرژی در مقاومت ترمز، می‌توان از واحد بازتولید انرژی استفاده کرد.
ویژگی‌های این روش :
پدیده Regeneration در اینورتر در بسیاری از کاربردهای صنعتی اجتناب‌ناپذیر است و ناشی از تبدیل انرژی
مکانیکی به الکتریکی در زمان ترمزگیری یا بارهای اینرسی بالا می‌باشد. این انرژی برگشتی باعث افزایش ولتاژ
لینک DC و بروز خطاهایی مانند Over Voltage Fault می‌شود.
برای مدیریت این انرژی، دو راهکار اصلی وجود دارد:
– مقاومت ترمز: اقتصادی، ساده و پرکاربرد
– واحد بازتولید انرژی: پیشرفته و مناسب برای کاربردهای خاص
در بیشتر پروژه‌های صنعتی، استفاده از مقاومت ترمز بهترین گزینه است؛ زیرا با هزینه کم، از بروز خطاها جلوگیری
کرده و ایمنی اینورتر را تضمین می‌کند.
