變頻器回饋制動原理和特點
發(fā)布日期:
2019-03-12

  變頻器能量回饋裝置供應商提醒您:目前,交流變頻調速系統(tǒng)廣泛采用簡單的能耗制動,存在浪費電能、電阻發(fā)熱嚴重,快速制動性差等缺點。而在異步電動機頻繁制動時,采用回饋制動是一種非常有效的節(jié)能方法,并且避免在制動時對環(huán)境及設備的破壞。在電力機車、采油等行業(yè)中取得令人滿意的效果。在新型電力電子器件不斷出現、性價比不斷提高,人們節(jié)能降耗意識提高的的情況下有著廣泛的應用前景。


  回饋制動原理


  在變頻調速系統(tǒng)中,電動機的降速和停車是通過逐漸減小頻率來實現的,在頻率減小的瞬間,電動機的同步轉速隨之下降,而由于機械慣性的原因,電動機的轉子轉速未變,它的轉速變化是有一定時間滯后的,這時會出現實際轉速大于給定轉速,從而產生電動機反電動勢e高于變頻器直流端電壓u的情況,即e>u。這時電動機就變成發(fā)電機,非但不要電網供電,反而能向電網送電,這樣既有良好的制動效果,又將動能轉變化為電能,向電網送電而達到回收能量的效果,一舉兩得。當然必須有一套能量回饋裝置單元,進行自動的控制,才能做到。另外,能量回饋電路還應包括交流、直流電抗器、阻容吸收器、電子開關器等。


  眾所周知,一般通用變頻器其橋式整流電路是三相不可控的,因此無法實現直流回路與電源間雙向能量傳遞,解決這個問題的最有效方法是采用有源逆變技術,整流器部分采用可逆整流器,又叫網側變流器。通過對網側變流器的控制將再生電能逆變?yōu)榕c電網同頻率電網同頻率、同相位的交流電回饋電網,從而實現制動。以前有源逆變單元主要采用晶閘管電路,這種電路只有在不易發(fā)生故障的穩(wěn)定電網電壓下(電網電壓波動不大于10%),變流器才能安全地進行回饋運行。這種電路只有在不易發(fā)生故障的穩(wěn)定電網電壓下(電網電壓波動不大于10%),變流器才能安全地進行回饋運行。因為在發(fā)電制動運行時,電網電壓制動時間大于2ms,則可能發(fā)生換相失敗,損壞器件。另外,本方式在深控時,功率因數低、諧波含量高、換相重疊將引起電網電壓波形畸變。同時控制復雜,成本較高。隨著全控型器件的實用化,人們又研究出斬控式可逆變流器,采用pwm控制方式。這樣網側變流器的結構與逆變器的結構完全相同,都采用pwm控制方式。


  從以上分析可知,要真正實現變頻器的能量回饋制動,關鍵是對網側變流器的控制。下文重點闡述網側變流器采用全控器件、pwm控制方式的控制算法。


  回饋制動特點


  嚴格地講,不能簡單地把網側變流器稱為“整流器”,因為它既可以作為整流器工作,又可以作為逆變器工作。由于采用了自關斷器件,通過恰當的pwm模式,可對交流電流的大小和相位進行控制,使輸入電流接近正弦波,并使系統(tǒng)的功率因數總是接近于1。當電動機減速制動從逆變器返回的再生功率使直流電壓升高時,可以使交流輸入電流的相位與電源電壓相位相反,以實現再生運行,并將再生功率回饋到交流電網去,系統(tǒng)仍能將直流電壓保持在給定值上。這種情況下,網側變流器工作在有源逆變狀態(tài)。這樣就容易實現功率的雙向流動,且具有很快的動態(tài)響應速度,同時這樣的拓撲結構使得系統(tǒng)能夠完全控制交流側和直流側之間的無功和有功功率的交換,且效率可高達97%,經濟效益較大,熱損耗為能耗制動的1%,同時不污染電網,功率因數約等于1,具有綠色環(huán)保的特點。所以,回饋制動可廣泛應用于pwm交流傳動的能量回饋制動場合的節(jié)能運行,特別適用于需要頻繁制動的場合,電動機的功率也較大,這時節(jié)電效果明顯,按運行的工況條件不同,平均約有20%的省電效果。

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