產(chǎn)品與解決方案/PRODUCT AND SOLUTIONS
少用電 用好電 再生電 存儲電 防爆電
解決方案
回饋制動(dòng)在變頻器中的應(yīng)用
1,、引言
在一般的異步交流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)中,,電動(dòng)機(jī)大都處于電動(dòng)狀態(tài),電動(dòng)機(jī)需要向電網(wǎng)吸收能量,但是由于負(fù)載的不同,,在有些負(fù)載需要電動(dòng)機(jī)快速制動(dòng),,或者負(fù)載具有一定的位置勢能時(shí),異步電動(dòng)機(jī)就有可能處于發(fā)電狀態(tài),。如果電動(dòng)機(jī)直接接到電網(wǎng)時(shí),,電機(jī)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(jī)由變頻器拖動(dòng)時(shí),,由于變頻器有中間儲能環(huán)節(jié),其儲能是有限的,,故電機(jī)發(fā)電狀態(tài)時(shí)對變頻器有較大的威脅,。變頻器在處理電機(jī)的再生發(fā)電時(shí),有多種制動(dòng)方法,,如能耗制動(dòng),、儲能制動(dòng)、回饋制動(dòng)等,。對能耗制動(dòng)方法,,電機(jī)發(fā)出的電會(huì)白白的浪費(fèi),同時(shí)能耗電阻會(huì)經(jīng)常損壞,;儲能制動(dòng)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(dòng)的好方法。它保證了變頻器的安全,、節(jié)約了能量,、同時(shí)增強(qiáng)了電機(jī)的制動(dòng)功能。本文將對能量回饋的技術(shù)問題作一些討論,。
2,、簡單的實(shí)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(jī)一般工作在電動(dòng)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(jī)發(fā)電時(shí),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(shí),,母線電壓就會(huì)上升,直接威脅到整個(gè)系統(tǒng)的安全,,這樣就需要啟動(dòng)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(shí)電感將緩沖諧波的無功功率,。
要完成回饋制動(dòng),,需要完成三方面的工作:1)檢測電壓何時(shí)開始回饋;2)保持回饋制動(dòng)時(shí)與電網(wǎng)同頻同相,;3)回饋制動(dòng)時(shí)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(shí),,一般需要考慮電網(wǎng)的波動(dòng),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(dòng)時(shí),,電網(wǎng)允許向上波動(dòng)+20%,由此在直流電壓檢測時(shí),,在電壓值為(1.2*√2)倍的電網(wǎng)線電壓有效值時(shí)可以啟動(dòng)逆變塊A工作,,進(jìn)入回饋制動(dòng)狀態(tài)。
2.2 電網(wǎng)頻率和相位檢測
在回饋制動(dòng)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(shí)要保證電網(wǎng)輸出正電壓時(shí),,輸出負(fù)電流。其次,,在回饋時(shí)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(shí)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,。
2.3 回饋電流的控制
在回饋制動(dòng)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(jī)在發(fā)電狀態(tài)時(shí)的輸出功率,在變頻器的直流母線上電壓就會(huì)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(dòng)時(shí),,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:
3,、工程應(yīng)用
我們利用這種回饋制動(dòng)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(fù)載的變頻器,從現(xiàn)場應(yīng)用看:
回饋制動(dòng)時(shí)可達(dá)到40A左右的電流,,變頻器采用滯環(huán)電流比較法回饋制動(dòng)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(shí)啟動(dòng)回饋制動(dòng),,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(dòng),?;仞伒诫娋W(wǎng)波形比較好,采用適當(dāng)?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(jī)用變頻后可直接采用普通的鼠籠式電機(jī)拖動(dòng),,可以平滑的進(jìn)行調(diào)速,,而可以不用繞線式電機(jī),同時(shí)鼠籠式電機(jī)價(jià)格要比繞線式電機(jī)便宜1/3左右,,因此可降低用戶的投資費(fèi)用,維護(hù)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,。
4、結(jié)束語
變頻器如果所驅(qū)動(dòng)的是提升機(jī)類負(fù)載,變頻器應(yīng)具備多種制動(dòng)手段,,回饋制動(dòng)是重要的一種,。我公司生產(chǎn)的風(fēng)光牌提升機(jī)專用變頻器上成功地應(yīng)用了回饋制動(dòng),取得了很好的效果,?;仞伳芰康牟ㄐ伪仨毢茫仞佅辔槐仨殰?zhǔn)確,,否則回饋會(huì)對電網(wǎng)造成沖擊,,技術(shù)關(guān)鍵在于此。