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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。 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。 圖 1 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(dāng)回饋電流一定時可以獲得較大的能量回饋功率。 圖 2 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。 圖 3 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，見如下框圖 4 所示： 圖 4 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(zhǔn)電壓高出多少即回饋多少，當(dāng)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。回饋到電網(wǎng)波形比較好，采用適當(dāng)?shù)?LC 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(fēng)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(zhǔn)確，否則回饋會對電網(wǎng)造成沖擊，技術(shù)關(guān)鍵在于此。 |
