引言
在一般的異步交流電動機傳動中，電動機大都處于電動狀態(tài)，電動機需要向電網(wǎng)吸收能量，但是由于負載的不同，在有些負載需要電動機快速制動，或者負載具有一定的位置勢能時，異步電動機就有可能處于發(fā)電狀態(tài)。如果電動機直接接到電網(wǎng)時，電機發(fā)出的電向電網(wǎng)回饋，但是這樣對電網(wǎng)有較大的影響，如果電機由變頻器拖動時，由于變頻器有中間儲能環(huán)節(jié)，其儲能是有限的，故電機發(fā)電狀態(tài)時對變頻器有較大的威脅。變頻器在處理電機的再生發(fā)電時，有多種制動方法，如能耗制動、儲能制動、回饋制動等。對能耗制動方法，電機發(fā)出的電會白白的浪費，同時能耗電阻會經(jīng)常損壞；儲能制動方法中儲能也是有限的，同樣對變頻器有威脅，能量回饋是處理再生發(fā)電的好方法，又是制動的好方法。它保證了變頻器的安全、節(jié)約了能量、同時增強了電機的制動功能。本文將對能量回饋的技術(shù)問題作一些討論。
簡單的實施方案
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖1所示，由LC濾波、逆變塊A、母線電容C、逆變塊B和逆變塊A的控制系統(tǒng)組成。<BR>電機一般工作在電動狀態(tài)下，逆變塊A作為整流用，在發(fā)電狀態(tài)下，作為逆變回饋用，電機發(fā)電時，通過逆變塊B中IGBT反并聯(lián)的二極管整流，整流電壓加在母線電容C上，如果發(fā)電功率較大時，母線電壓就會上升，直接威脅到整個系統(tǒng)的安全，這樣就需要啟動逆變塊A將多余的能量經(jīng)過電感電容回饋到電網(wǎng)。電感將承受直流母線電壓和電網(wǎng)線電壓的差值，同時電感將緩沖諧波的無功功率。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
要完成回饋制動，需要完成三方面的工作：1）檢測電壓何時開始回饋;2）保持回饋制動時與電網(wǎng)同頻同相；3）回饋制動時限制回饋電流的大小。
2.1電壓的檢測
在電壓檢測中，主要檢測直流母線電壓和電網(wǎng)電壓，檢測電網(wǎng)電壓時，一般需要考慮電網(wǎng)的波動，根據(jù)變頻器的中間環(huán)節(jié)所能承受的直流電壓，再利用回饋制動時，電網(wǎng)允許向上波動+20%，由此在直流電壓檢測時，在電壓值為（1.2＊√2）倍的電網(wǎng)線電壓有效值時可以啟動逆變塊A工作，進入回饋制動狀態(tài)。
2.2電網(wǎng)頻率和相位檢測
在回饋制動中，是否有效地回饋能量，關(guān)鍵是保證與電網(wǎng)同頻、同相，并且回饋時要保證電網(wǎng)輸出正電壓時，輸出負電流。其次，在回饋時要盡量選取電網(wǎng)線電壓的高電壓段，如圖2所示，這樣當回饋電流一定時可以獲得較大的能量回饋功率。
設(shè)定逆變塊A中的功率器件的開關(guān)狀態(tài)要求與電網(wǎng)同步，同步信號如圖2中（B）所示，下面是一種簡單的同步信號控制方式，可以簡單的得到V1-V6的同步方波脈沖。
同步信號檢測
2.3回饋電流的控制
在回饋制動中，合理的控制回饋電流大小也是至關(guān)重要，回饋電流的大小必須滿足能量回饋功率的要求，如果系統(tǒng)回饋功率小于電機在發(fā)電狀態(tài)時的輸出功率，在變頻器的直流母線上電壓就會繼續(xù)升高。由于電網(wǎng)電壓是一定的，系統(tǒng)回饋功率的大小是由回饋電流的大小決定的。
另外回饋電流的大小必須控制在所使用的IGBT的額定范圍內(nèi)。
回饋制動時，回饋電流變化速度較快，就需要采用有效的控制方式，一般采用滯環(huán)電流比較法控制。
工程應(yīng)用
我們利用這種回饋制動方法在新疆瑪納斯縣永安煤業(yè)有限公司安裝了一臺380V75KW提升負載的變頻器，從現(xiàn)場應(yīng)用看：
回饋制動時可達到40A左右的電流，變頻器采用滯環(huán)電流比較法回饋制動的方式，母線電壓比設(shè)定的基準電壓高出多少即回饋多少，當高于645V時啟動回饋制動，讓能量回饋到電網(wǎng)從而保證了變頻器安全工作。通過檢測母線電壓，看不到有較大的電壓波動�；仞伒诫娋W(wǎng)波形比較好，采用適當?shù)腖C濾波后，對電網(wǎng)基本造成不了污染，濾波效果較好。節(jié)能效果也明顯，與工頻比較，綜合節(jié)電率約在30%左右。75KW的提升機用變頻后可直接采用普通的鼠籠式電機拖動，可以平滑的進行調(diào)速，而可以不用繞線式電機，同時鼠籠式電機價格要比繞線式電機便宜1/3左右，因此可降低用戶的投資費用，維護起來也比較方便。采用變頻調(diào)速后，甩掉了原工頻用的速度段切換交流接觸器及調(diào)速電阻，使工人的操作環(huán)境大為改善，調(diào)速平滑，減輕了對電網(wǎng)及換擋的沖擊，電流變化平穩(wěn)，這是原工頻狀態(tài)所無法比擬的。
結(jié)束語
變頻器如果所驅(qū)動的是提升機類負載，變頻器應(yīng)具備多種制動手段，回饋制動是重要的一種。我公司生產(chǎn)的風光牌提升機專用變頻器上成功地應(yīng)用了回饋制動，取得了很好的效果。回饋能量的波形必須好，回饋相位必須準確，否則回饋會對電網(wǎng)造成沖擊，技術(shù)關(guān)鍵在于此。
|
