對於變頻器的制動技術分析

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論文關鍵詞:變頻 制動 新技術

對於變頻器的制動技術分析

論文摘要:在通用變頻器、非同步電動機和負載所組成的變頻調速傳統系統中,當電動機所傳動的位能負載下放時,電動機將可能處於再生髮電制動狀態;或當電動機從高速到低速(含停車)減速時,頻率可以突減,但因電機的機械慣性,電機可能處於再生髮電狀態,傳動系統中所儲存的機械能經電動機轉換成電能,通過逆變器的六個續流二極體回送到變頻器的直流回路中。此時的逆變器處於整流狀態。這時,如果變頻器中沒采取消耗能量的措施,這部分能量將導致中間迴路的儲能電容器的電壓上升。如果當制動過快或機械負載為提升機類時,這部分能量就可能對變頻器帶來損壞。

一、引言

在通用變頻器、非同步電動機和機械負載所組成的變頻調速傳統系統中,當電動機所傳動的位能負載下放時,電動機將可能處於再生髮電制動狀態;或當電動機從高速到低速(含停車)減速時,頻率可以突減,但因電機的機械慣性,電機可能處於再生髮電狀態,傳動系統中所儲存的機械能經電動機轉換成電能,通過逆變器的六個續流二極體回送到變頻器的直流回路中。此時的逆變器處於整流狀態。這時,如果變頻器中沒采取消耗能量的措施,這部分能量將導致中間迴路的儲能電容器的電壓上升。如果當制動過快或機械負載為提升機類時,這部分能量就可能對變頻器帶來損壞,所以這部分能量我們就應該考慮考慮了。

在通用變頻器中,對再生能量最常用的處理方式有兩種:(1)、耗散到直流回路中人為設定的與電容器並聯的“制動電阻”中,稱之為動力制動狀態;(2)、使之回饋到電網,則稱之為回饋制動狀態(又稱再生制動狀態)。還有一種制動方式,即直流制動,可以用於要求準確停車的情況或起動前制動電機由於外界因素引起的不規則旋轉。

在書籍、刊物上有許多專家談論過有關變頻器制動方面的設計與應用,尤其是近些時間有過許多關於“能量回饋制動”方面的文章。今天,筆者提供一種新型的制動方法,它具有“回饋制動”的四象限運轉、執行效率高等優點,也具有“能耗制動”對電網無汙染、可靠性高等好處。

二、 能耗制動

利用設定在直流回路中的制動電阻吸收電機的再生電能的方式稱為能耗制動。

其優點是構造簡單;對電網無汙染(與回饋制動作比較),低廉;缺點是執行效率低,特別是在頻繁制動時將要消耗大量的能量且制動電阻的容量將增大。

一般在通用變頻器中,小功率變頻器(22kW以下)內建有了剎車單元,只需外加剎車電阻。大功率變頻器(22kW以上)就需外接剎車單元、剎車電阻了。

三、 回饋制動

實現能量回饋制動就要求電壓同頻同相控制、回饋電流控制等條件。它是採用有源逆變技術,將再生電能逆變為與電網同頻率同相位的交流電回送電網,從而實現制動。回饋制動的優點是能四象限執行,如圖3所示,電能回饋提高了系統的效率。其缺點是:(1)、只有在不易發生故障的穩定電網電壓下(電網電壓波動不大於10%),才可以採用這種回饋制動方式。因為在發電制動執行時,電網電壓故障時間大於2ms,則可能發生換相失敗,損壞器件。(2)、在回饋時,對電網有諧波汙染。(3)、控制複雜,成本較高。