Rejeneratif frenleme, motor kontrolcünün yarım köprülerini ve motorun iç endüktansını bir yükseltici veya güçlendirici dönüştürücüsü oluşturmak için kullanır. Rejeneratif frenlemede ana prensip, akımın motordan güç kaynağına yönlendirilmesi için motor barasındaki voltajı, DC besleme voltajı üzerine yükseltmektir. Bu tekniğin yapısı şekil 3’ te gösterilmiştir. Rejeneratif frenleme etkinleştirildiğinde, bir yarım köprü yüksek tarafını anahtarlamak yerine motor sürücü, yarım köprünün alçak tarafını anahtarlayarak açmaya/kapamaya başlar. Diğer yarım köprülerden birinde ayrıca alçak taraf MOSFET açıktır, böylece ikinci MOSFET açıldığında motorun terminalleri kısa devre yapar ve motor endüktansı üzerinde bir akım oluşturur. Alçak taraf MOSFET’i kapatıldığında, motorun BEMF’ e eklenen motor endüktansı üzerinde bir voltaj oluşturulur. Böylece motor terminal voltajı DC bara voltajından daha yüksek olur ve motor akımının DC baraya aktarılmasına neden olur.

Şekil 3 – Rejeneratif frenleme Çalışma Prensibi

Rejeneratif frenleme diğer tekniklerden farklı olarak; frenlemeden kaynaklı oluşan enerjiyi harcamak yerine, oluşan enerjiyi motor DC barasına ve varsa bağlı depolama elemanlarına (pil, super kapasitör v.b.) depolar. Yüksek ataletli motor yükleri için, bu enerji çok değerlidir, öyle ki motoru belirli bir hızda çalıştırmak için gereken enerjinin en az yarısı, rejeneratif frenleme kullanılarak geri depolanabilir.

Bununla birlikte, enerji motordan geri kazanıldığı için, bu enerji ya harcanmalıdır ya da depolanmalıdır. Bu yüzden, güç kaynağı motorda oluşan enerjiyi çekebilmelidir. Eğer kaynak şarj edilebilir batarya ise, enerji frenleme sırasında doğal olarak akacaktır ve bataryayı şarj edecektir. Kaynak çift yönlü veya 2 çeyrek çalışma bölgeli bir güç kaynağıysa, kaynak ters enerji akışına izin verecektir. Ya bir batarya için ya da bu tür güç kaynakları için; ana husus, frenleme gücünün/akımının güç kaynağının kaldırabileceğinden daha fazla olmaması gerektiğidir. Örneğin; kurşun asit aküler akü kapasitesinin 5 katına (yani 5C) anlık deşarj akımları ile deşarj edilebilir. Ancak, şarj etmek için akım değerleri genellikle en fazla kapasitelerinin yarısı (1/2C) ile sınırlıdır. Bu nedenle, frenleme gücü maksimum anlık gücün 1/10’u ile sınırlıdır. Lityum bataryalar içinde benzer durum vardır. Bazı polimer kimyaları deşarj akımı kapasitenin 40 (40C) katına kadar izin vermektedir. Bununla birlikte, şarj akımları sadece kapasitelerinin iki katıyla sınırlıdır. Güç kaynakları için; özellikle bir yük olarak kullanılabilen ve ters akım çalışması için dirençli bir yük kullanan besleme ve çekme modu için izin verilen maksimum akım farklıdır. Ayrıca, her türlü batarya ve kapasitör, zarar gördüğü tepe terminal voltajına sahiptir. Diğer yandan kontrol devresi hem güç kaynağına aktarılan akımı, hem de baradaki voltajı takip etmeli ve hem maksimum akımı hem de bara voltajını sınırlamalıdır.

Eğer motorun güç kaynağı enerji emme kabiliyetine sahip değilse, rejeneratif frenleme baradaki gerilimin yükselmesine sebep olacaktır ve bu gerilim kontrolcü tarafından görüntülenmiyorsa, gerilim, baraya bağlı bileşenlerin anma değerlerini aşarak bileşenlere zarar verebilir. Bir güç kaynağının enerjiyi geri çekme modu bulunmadığı durumlarda, rejeneratif frenlemede oluşan enerjinin depolanması ve voltaj artışının sistem için güvenli seviyelerle sınırlı olması için bara kapasitör bankları eklenebilir. Güç kaynağı kapasitör banklarına da bağlanacağından, bu durumda arzın maksimum kapasitif yükleme sınırı aşılmamalıdır.

Rejeneratif frenleme, motordaki frenleme akımının  ile sınırlı olması bakımından avantajlıdır. MOSFET’in iç direncinin motorun iç direncinden çok daha düşük olmasından dolayı, motor akımları kilitlenme akımlarına ulaşabilir, bu da frenleme kuvvetinin maksimize edildiği anlamına gelir. Bu anlamda rejeneratif güç, uygulanabilir hız aralığı açısından çok daha etkilidir. Bununla birlikte, rejeneratif frenlemenin tüm uygulamalarda kullanılabilmesi mümkün olmayacak sistem seviyesi gereksinimleri vardır.

Bir sonraki makalede, ters enerjilendirmeyi tartışıyor olacağız.