Was ist der Unterschied zwischen dynamischem Bremsen und regenerativem Bremsen?

Wenn die Rotordrehzahl eines Motors größer ist als seine Synchrondrehzahl, kann er als Generator fungieren und elektrische Energie aus mechanischer Energie erzeugen. Diese elektrische Energie muss irgendwo hingehen, und es gibt zwei Möglichkeiten, damit umzugehen — sie als Wärme abzuführen oder wiederzuverwenden.

Dynamisches Bremsen nimmt die vom Motor erzeugte Energie auf und gibt sie als Wärme über einen spannungsgeregelten IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) an einen Widerstand ab. In einigen Anwendungen werden ein oder mehrere Widerstände entfernt montiert, wobei die von ihnen erzeugte Wärme keine Auswirkungen auf andere elektrische Geräte hat. In diesen Fällen wird die Kombination der Schaltgeräte (IGBTs) und der Steuerschaltung typischerweise als “Chopper-Modul” bezeichnet.” Herkömmliche dynamische Bremskreise sind für niedrige Arbeitszyklen ausgelegt – typischerweise 20 Prozent oder weniger —, während Chopper-Schaltungen für höhere Arbeitszyklen verwendet werden.

Es gibt zwei gängige Steuermethoden für dynamisches Bremsen – Hysteresesteuerung und Pulsweitenmodulation (PWM). Die Hysteresesteuerung überwacht den Pegel der DC-Busspannung und schaltet den IGBT ein, wenn die Spannung einen vordefinierten “hohen” Pegel erreicht, sodass Strom zum Widerstand fließen und in Wärme umgewandelt werden kann. Wenn die DC-Busspannung auf einen vordefinierten “Low”-Pegel abfällt, wird der IGBT abgeschaltet.

Die Pulsweitenmodulationssteuerung schaltet den IGBT über einen Regelalgorithmus und eine Überwachung der DC-Busspannung kontinuierlich ein und aus, so dass die Drehmomentwelligkeit stark reduziert wird. Die PWM-Steuerung wird hauptsächlich verwendet, wenn mehrere Antriebe an einen gemeinsamen DC-Bus angeschlossen sind, um zu vermeiden, dass ein Antrieb einen unverhältnismäßig hohen Anteil der dynamischen Bremsarbeit leistet.

Regeneratives Bremsen nimmt die vom Motor erzeugte Energie auf und speist sie an die Wechselstromquelle oder an einen gemeinsamen Bus zurück, wo sie wieder verwendet werden kann. Die Rückspeisung der Energie in einen gemeinsamen Bus bietet einen zusätzlichen Effizienzvorteil, da die Leistung nur einmal von AC in DC umgewandelt wird. Im Gegensatz dazu, wenn der Strom zurück an die Wechselstromversorgung geleitet wird, muss er wieder in Gleichstrom umgewandelt werden, wenn er vom Laufwerk wiederverwendet wird, so dass zusätzliche Verluste entstehen.

Da dynamisches Bremsen auf der Ableitung von Leistung als Wärme durch Widerstände basiert, wird es für Anwendungen verwendet, die eine periodische Ableitung erfordern oder wenn die Verzögerungsgeschwindigkeiten variieren. Regeneratives Bremsen wird bevorzugt, wenn häufig angehalten, ständig verzögert oder Lasten überholt werden.

Obwohl regenerative Antriebe relativ höhere Vorlaufkosten haben als einfache dynamische Bremssysteme, kann eine Regeneration oft gerechtfertigt sein, wenn eine große Energiemenge zurückgewonnen werden kann oder wenn die Kosten für die zurückgewonnene Energie hoch sind.