变频器制动新思路、新方法.docx

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1、变频器制动新思路、新方法yangliu导语：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。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；或者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，电机也有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，假如变频器中没采取消耗能量的措施，这局部能量将导致中间回路的

2、储能电容器的电压上升。假如当制动过快或者机械负载为提升机类时，这局部能量就可能对变频器带来损坏，所以这局部能量我们就应该认真考虑考虑了。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，那么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，它是用于要求准确停车的情况或者起动前制动电机由于外界因素引起的不规那么旋转。在书籍、刊物上有很多专家议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很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

3、、运行效率高等优点，也具有动力制动对电网无污染、可靠性高等好处。b2、动力制动：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动力制动。如图2.1。图2.1动力制动原理图其优点是构造简单；对电网无污染与回馈制动作比拟，本钱低廉；缺点是运行效率低，十分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沟通电回送电网，

4、进而实现制动如图3.1。图.1四象限运行图回馈制动的优点是能四象限运行如图3.2所示，电能回馈进步了系统的效率。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。由于在发电制动运行时，电网电压故障时间大于2ms，那么可能发生换相失败，损坏器件。2、在回馈时，对电网有谐波污染。3、控制复杂，本钱较高。4、新型制动方式笔者自称：电容反应制动align=left4.1可逆斩波器：/align图4.1可逆斩波器可逆斩波器的电路构成如图4.1所示。这种斩波器的能量流向可以采用两个方向，它具有将负载上产生的能量馈送到电源的特点。能量由电源E供应负载上时，

5、器件Q2断开，由器件Q1和二极管D2起着降压斩波器的作用；并且，由负载侧馈送能量时，器件Q1断开，由器件Q2和二极管D1起着升压斩波器的作用。下文将具体介绍可逆斩波器在能量回馈中的作用。图4.2电容反应制动主回路原理图4.2主回路原理图如图4.24.3系统简述：整流局部采用普通的不可控整流桥进展整流如图中的VD1VD6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者可控硅均可图中1。充电、反应回路采用可逆斩波器的原理由功率模块IGBT图中VT1、VT2、充电、反应电抗器L及大电解电容容量为法拉级，可根据变频器所在的工况系统决定组成。逆变局部由功率模块IGBT组成如图VT5

6、-VT10。大电解电容的保护回路，由芯片和IGBT、功率电阻完成。4.4原理分析：4.4.1电动机发电运行状态：CPU对输入的沟通电压和直流回路电压的实时监控，决定向VT1是否发出充电信号，一旦比输入沟通电压所对应的直流基准电压值如380VAC-530VDC高到一定值时，CPU关断VT3，通过对VT1的脉冲导通实现对电解电容C的充电经过。此时的电抗器L与电解电容C分压，进而确保电解电容C工作在平安范围内。当电解电容C上的电压快到危险值比方讲370V，而系统仍处于发电状态，电能不断通过逆变局部回送到直流回路中时，平安回路发挥作用，实现能耗制动电阻制动，控制VT3的关断与开通，进而实现电阻R消耗多

7、余的能量，一般这种情况是不会出现的。4.4.2电动机电动运行状态：当CPU发现系统不再充电时，那么对VT3进展脉冲导通，使得在电抗器L上行成了一个瞬时左正右负的电压如图标识，再加上电解电容C上的电压就能实现从电容到直流回路的能量反应经过。CPU通过对电解电容C上的电压和直流回路的电压的检测，控制VT3的开关频率以及占空比,进而控制反应电流，确保直流回路电压不出现过高。5系统难点：5.1电抗器的选取：a、我们考虑到工况的特殊性，假设系统出现某种故障，导致电机所载的位能负载自由加速着落，这时电机处于一种发电运行状再生能量通过六个续流二极管回送至直流回路，致使升高，很快使变频器处于充电状态，这时的电

8、流会很大。所以所选取电抗器线径要大到能通过此时的电流。b、在反应回路中，为了使电解电容在下次充电前把尽可能多的电能释放出来，选取普通的铁芯硅钢片是不能到达目的的，最好选用铁氧体材料制成的铁芯。5.2控制上的难点：a、变频器的直流回路中，电压一般都高于500VDC，而电解电容的耐压才400VDC，可见这种充电经过的控制就不像能量制动电阻制动的控制方式了。其在电抗器上所产生的瞬时电压降为，电解电容的瞬时充电电压为，为了确保电解电容工作在平安范围内400V，就得有效的控制电抗器上的电压降，而电压降又取决于电感量和电流的瞬时变化率。b、在反应经过中，还得防止电解电容所放的电能通过电抗器造成直流回路电压过高，以致系统出现过压保护。6、主要应用场合及应用实例：正是由于变频器的这种新型制动方式电容反应制动所具有的优越性，近些来，不少用户结合其设备的特点，纷纷提出了要装备这种系统。国内目前山东风光电子公司由以前采用回馈制动方式的变频器仍有2台在正常运行中改用了这种电容反应制动方式的新型矿用提升机系列，到目前为止，这种电容反应制动的变频器正长期正常运行在山东宁阳保安煤矿及山西太原等地，填补了国内这一空白。随着变频器应用领域的拓宽，这个应用技术将大有开展前途，详细来讲，主要用在矿井中的吊笼载人或者装料、斜井矿车单筒或者双筒、起重机械等行业。总之需要能量回馈装置的场合都可选用。