能量回饋措施

在通用變頻器、 異步電動(dòng)機(jī)和機(jī)械負(fù)載所組成的變頻調(diào)速傳統(tǒng)系統(tǒng)中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)所傳動(dòng)的位能負(fù)載下放時(shí)，電動(dòng)機(jī)將可能處于再生發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)；或當(dāng)電動(dòng)機(jī)從高速到低速（含停車）減速時(shí)，頻率可以突減，但因電機(jī)的機(jī)械慣性，電機(jī)可能處于再生發(fā)電狀態(tài)，傳動(dòng)系統(tǒng)中所儲(chǔ)存的機(jī)械能經(jīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換成電能，通過逆變器的六個(gè)續(xù)流二極管回送到變頻器的直流回路中。此時(shí)的逆變器處于整流狀態(tài)。這時(shí)，如果變頻器中沒采取消耗能量的措施，這部分能量將導(dǎo)致中間回路的儲(chǔ)能電容器的電壓上升。如果當(dāng)制動(dòng)過快或機(jī)械負(fù)載為提升機(jī)類時(shí)，這部分能量就可能對(duì)變頻器帶來(lái)?yè)p壞，所以這部分能量我們就應(yīng)該考慮考慮了。

在通用變頻器中，對(duì)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(shè)置的與電容器并聯(lián)的“制動(dòng)電阻”中，稱之為動(dòng)力制動(dòng)狀態(tài)；(2)、使之回饋到電網(wǎng)，則稱之為回饋制動(dòng)狀態(tài)（又稱再生制動(dòng)狀態(tài)）。還有一種制動(dòng)方式，即直流制動(dòng)，可以用于要求準(zhǔn)確停車的情況或起動(dòng)前制動(dòng)電機(jī)由于外界因素引起的不規(guī)則旋轉(zhuǎn)。

有許多專家談?wù)撨^有關(guān)變頻器制動(dòng)方面的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，尤其是近些時(shí)間有過許多關(guān)于“能量回饋制動(dòng)”方面的文章。今天，提供一種新型 的制動(dòng)方法，它具有“回饋制動(dòng)”的四象限運(yùn)轉(zhuǎn)、運(yùn)行效率高等優(yōu)點(diǎn)，也具有“能耗制動(dòng)”對(duì)電網(wǎng)無(wú)污染、可靠性高等好處。

能量回饋能耗制動(dòng)

利用設(shè)置在直流回路中的制動(dòng)電阻吸收電機(jī)的再生電能的方式稱為能耗制動(dòng)。其優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單，對(duì)電網(wǎng)無(wú)污染（與回饋制動(dòng)作比較），成本低廉；缺點(diǎn)是運(yùn)行效率低，特別是在頻繁制動(dòng)時(shí)將要消耗大量的能量且制動(dòng)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(nèi)置有了剎車單元，只需外加剎車電阻。大功率變頻器（22kW以上）就需外置剎車單元、剎車電阻了。

能量回饋回饋制動(dòng)

實(shí)現(xiàn)能量回饋制動(dòng)就要求電壓同頻同相控制、回饋電流控制等條件。它是采用有源逆變技術(shù)，將再生電能逆變?yōu)榕c電網(wǎng)同頻率同相位的交流電回送電網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。

回饋制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是能四象限運(yùn)行，電能回饋提高了系統(tǒng)的效率。其缺點(diǎn)是：(1)、只有在不易發(fā)生故障的穩(wěn)定電網(wǎng)電壓下（電網(wǎng)電壓波動(dòng)不大于10%），才可以采用這種回饋制動(dòng)方式。因?yàn)樵诎l(fā)電制動(dòng)運(yùn)行時(shí)，電網(wǎng)電壓故障時(shí)間大于2ms，則可能發(fā)生換相失敗，損壞器件。(2)、在回饋時(shí)，對(duì)電網(wǎng)有諧波污染。(3)、控制復(fù)雜，成本較高 。

1、 回饋節(jié)能基本原理

將運(yùn)動(dòng)中負(fù)載上的機(jī)械能（位能、動(dòng)能）通過能量回饋裝置變換成電能（再生電能）并回送給交流電網(wǎng)，供附近其它用電設(shè)備使用，使電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)在單位時(shí)間消耗電網(wǎng)電能下降，從而達(dá)到節(jié)約電能的目的。

2、回饋節(jié)能解決方案

能量回饋裝置的作用就是能有效的將電動(dòng)機(jī)的再生電能高效回送給交流電網(wǎng)，供周邊其它用電設(shè)備使用，節(jié)電效果十分明顯，一般節(jié)電率可達(dá)15%～45%。此外，由于無(wú)電阻發(fā)熱元件，機(jī)房溫度下降，可以節(jié)省機(jī)房空調(diào)的耗電量，在許多場(chǎng)合，節(jié)約空調(diào)耗電量往往帶來(lái)更優(yōu)的節(jié)電效果。

在電梯、礦山提升機(jī)、港口起重機(jī)、工廠離心機(jī)、油田抽油機(jī)等許多場(chǎng)合，都會(huì)伴隨著負(fù)載勢(shì)能、動(dòng)能的變化。比如，提升機(jī)、起重機(jī)等在下放重物時(shí)勢(shì)能會(huì)減小，離心機(jī)設(shè)備在停機(jī)時(shí)，動(dòng)能會(huì)減小。而由能量守恒定律我們知道，能量是不會(huì)憑空消失的，那么這部分能量到哪里去了呢？答案是通過電機(jī)轉(zhuǎn)換成為了再生電能。實(shí)際上，在采用變頻調(diào)速的設(shè)備里，這部分電能一般是通過能耗制動(dòng)電阻再轉(zhuǎn)換為熱能白白浪費(fèi)掉了的。

1、 使用專用高速DSP芯片，及時(shí)準(zhǔn)確跟蹤電網(wǎng)電壓，反饋沖擊小，效率高

2、采用相幅控制算法PWM脈寬調(diào)制技術(shù)

3、采用高速IGBT開關(guān)器件，開關(guān)損耗少，運(yùn)行效率高

4、網(wǎng)側(cè)電流波形正弦化，電流總諧波（THD）遠(yuǎn)小于5%。

5、功率因數(shù)近似等于1；或可用于電網(wǎng)的功率補(bǔ)償

6、網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)可調(diào)，可再生能源回饋并網(wǎng)裝置可以做到負(fù)功率因數(shù)運(yùn)行。

7、無(wú)需專用變壓器，故可適于各種應(yīng)用

8、無(wú)需制動(dòng)斬波器，可選配制動(dòng)電阻增強(qiáng)系統(tǒng)安全性

9、采用能量回饋專用電抗器，dv/dt耐沖擊性高，鐵芯損耗低，長(zhǎng)壽高效

10、采控制系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)呈電流源特性，容易做成多單元并聯(lián)裝置，易于可再生能源回饋并網(wǎng)裝置大功率化

11、具有直流接反、過流、短路、溫度以及網(wǎng)側(cè)電壓異常等保護(hù)功能

12、具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，能在短時(shí)間內(nèi)輸出大電流，整體效率高等優(yōu)點(diǎn)

13、采用長(zhǎng)壽命滾珠軸承風(fēng)扇整機(jī)強(qiáng)迫風(fēng)冷，設(shè)備工作溫度低，回饋效率高

14、符合多種嚴(yán)格的國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)變頻器的研究和應(yīng)用取得飛速的進(jìn)步，尤其是通用變頻器在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)變頻器驅(qū)動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)在制動(dòng)或者下放位能性負(fù)載過程中, 電動(dòng)機(jī)處于再生制動(dòng)狀態(tài)，傳動(dòng)系統(tǒng)中的機(jī)械能通過電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換成電能，變頻器中續(xù)流二極管將這種能量回饋到變頻器直流側(cè)電容C 中，使直流側(cè)電壓升高，產(chǎn)生泵升電壓。

特別是要求快速起、制動(dòng)和頻繁正、反轉(zhuǎn)的調(diào)速系統(tǒng)，短時(shí)間內(nèi)有很大的能量回饋，在電容上產(chǎn)生很高的泵升電壓，若不及時(shí)釋放這部分能量，則勢(shì)必會(huì)引起變頻器過壓保護(hù)動(dòng)作或造成主回路大功率器件的過壓損壞。對(duì)這種泵升能量的處理方法基本上有兩種：(1) 耗散到直流側(cè)與電容器并聯(lián)的“制動(dòng)電阻”中，(2) 通過能量回饋電路使之回饋到交流電網(wǎng)中。前一種方式比較簡(jiǎn)單, 但經(jīng)過電阻耗散能量，不僅浪費(fèi)了能源，有時(shí)也會(huì)產(chǎn)生某些副作用，后一種方式雖然結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，但提高了能源的利用率，尤其是對(duì)頻繁起制動(dòng)或長(zhǎng)期帶位能性負(fù)載下放的系統(tǒng)，會(huì)產(chǎn)生顯著的節(jié)電效果。提出了一種新穎的能量回饋控制方案并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的電路，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該方法的正確性和有效性。

隨著變頻器應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬，這個(gè)應(yīng)用技術(shù)將大有發(fā)展前途，具體來(lái)講，主要用在礦井中的吊籠（載人或裝料）、斜井礦車（單筒或雙筒）、起重機(jī)械、電梯運(yùn)行等行業(yè) 。