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变频器制动新思路、新方法

时间:2007-1-20栏目:自动化论文

 The New Way and New Method of Inverter Brake
台州富凌机电有限公司技术部   刘文兵
山东风光电子有限公司总工     李瑞来
              Liu Wenbing  Li Ruilai
摘要:简要介绍了动力制动、回馈制动的特点,较详细的说明了电容反馈制动的原理、特点及应用场合等。
Abstract:The characteristic of the energy brake and feed back brake is briefly introduced , and   
detailed introduction on the operation principle ,characteristic and application of the 
electrolyte capacitance brake is given. 
关键词:变频器    能量回馈     电容反馈制动
Key words:Inverter  Energy feedback  Eectro-capacitance feedback brake
[中图分类号]TP273     [文献标识码]B    文章编号 1561-0330(2003)06-00 
1引言
在通用变频器、异步电动机和机械负载所组成的变频调速传统系统中,当电动机所传动的位能负载下放时,电动机将可能处于再生发电制动状态;或当电动机从高速到低速(含停车)减速时,频率可以突减,但因电机的机械惯性,电机可能处于再生发电状态,传动系统中所储存的机械能经电动机转换成电能,通过逆变器的六个续流二极管回送到变频器的直流回路中。此时的逆变器处于整流状态。这时,如果变频器中没采取消耗能量的措施,这部分能量将导致中间回路的储能电容器的电压上升。如果当制动过快或机械负载为提升机类时,这部分能量就可能对变频器带来损坏,所以这部分能量我们就应该考虑考虑了。
在通用变频器中,对再生能量最常用的处理方式有两种:(1)、耗散到直流回路中人为设置的与电容器并联的“制动电阻”中,称之为动力制动状态;(2)、使之回馈到电网,则称之为回馈制动状态(又称再生制动状态)。还有一种制动方式,即直流制动,可以用于要求准确停车的情况或起动前制动电机由于外界因素引起的不规则旋转。
在书籍、刊物上有许多专家谈论过有关变频器制动方面的设计与应用,尤其是近些时间有过许多关于“能量回馈制动”方面的文章。今天,笔者提供一种新型的制动方法,它具有“回馈制动”的四象限运转、运行效率高等优点,也具有“能耗制动”对电网无污染、可靠性高等好处。
2 能耗制动
利用设置在直流回路中的制动电阻吸收电机的再生电能的方式称为能耗制动,如图1所示。
其优点是构造简单;对电网无污染(与回馈制动作比较),成本低廉;缺点是运行效率低,特别是在频繁制动时将要消耗大量的能量且制动电阻的容量将增大。
一般在通用变频器中,小功率变频器(22kW以下)内置有了刹车单元,只需外加刹车电阻。大功率变频器(22kW以上)就需外置刹车单元、刹车电阻了。       
3 回馈制动
实现能量回馈制动就要求电压同频同相控制、回馈电流控制等条件。它是采用有源逆变技术,将再生电能逆变为与电网同频率同相位的交流电回送电网,从而实现制动如图2所示。              
回馈制动的优点是能四象限运行,如图3所示,电能回馈提高了系统的效率。其缺点是:(1)、只有在不易发生故障的稳定电网电压下(电网电压波动不大于10%),才可以采用这种回馈制动方式。因为在发电制动运行时,电网电压故障时间大于2ms,则可能发生换相失败,损坏器件。(2)、在回馈时,对电网有谐波污染。(3)、控制复杂,成本较高。
4新型制动方式(电容反馈制动)
4.1主回路原理
主回路原理图如图4所示。
整流部分采用普通的不可控整流桥进行整流(如图中的VD1——VD6组成),滤波回路采用通用的电解电容(图中C1、C2),延时回路采用接触器或可控硅都行(图中T1)。充电、反馈回路由功率模块IGBT(图中VT1、VT2)、充电、反馈电抗器L及大电解电容C(容量约零点几法,可根据变频器所在的工况系统决定)组成。逆变部分由功率模块IGBT组成(如

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