回馈制动及其在变频器应用中的性能与特点

2023-06-19 理论教育版权反馈

【摘要】：图4-16 变频器与电源再生变频器组合时的连接电路图4-17 回馈电网制动原理图回馈制动技术性能及特点回馈制动技术性能见表4-5。目前，深圳佳能电子公司采用加拿大技术，已开始专门从事变频制动装置的制造和应用，还有深圳英腾电气有限公司，也生产能耗制动及回馈制动产品。在以下行业的设备上，使用回馈制更为迫切：1）制药厂内葡萄糖结晶用的高速分离机。

（1）回馈制动的概况

图4-14 定子三相绕组中通入直流电流

图4-15 定子两相绕组中通入直流电流

当电动机功率较大（≥100kW），设备GD²较大时，或是反复短时连续工作时，从高速到低速的降速幅度较大，且制动时间也较短时，为减少制动过程的能量损耗，将动能变为电能回馈到电网中去，以达到节能功效，可使用能量回馈制动装置。回馈制动条件有：

1）电动机从高速（f_H）到低速（f_L）减速过程中，频率突减，因电动机的机械惯性使得转差s<0，电动机处于发电状态，这时的反电动势E>U（端电压）；

2）从电动机在某一个f_N运行，到停车时f_N=0，在这个过程中，电动机出现发电运行状态，这时反电动势E>U（端电压）；

3）位能（或势能）负载，如起重机吊了重物下降时，出现实转速n大于同步转速n₀，这时也出现电动机发电运行状态，当然E>U是必然的。

（2）回馈制动原理

众所周知，一般通用变频器其桥式整流电路是三相不可控的，因此无法实现直流回路与电源间双向能量传递，解决这个问题的最有效的办法是采用有源逆变技术，如图4-16所示，即将再生电能逆变为与电网同频率、同相位的交流电回馈电网。在图4-17中，采用了电流追踪型PWM整流器组成方式，这样就容易实现功率的双向流动，且具有很快的动态响应速度，同时这样的拓扑结构使得我们能够完全控制交流侧和直流侧之间的无功和有功功率的交换，且效率可高达97%，经济效益较高，热损耗为能耗制动的1%，同时不污染电网。所以，回馈制动特别适用于需要频繁制动的场合，电动机的功率也较大，这时节电效果明显，按运行的工况条件不同，平均约有20%的省电效果。

图4-16 变频器与电源再生变频器组合时的连接电路

图4-17 回馈电网制动原理图

（3）回馈制动技术性能及特点

回馈制动技术性能见表4-5。

表4-5 回馈制动技术性能

回馈制动特点：

1）可广泛应用于PWM交流传动的能量回馈制动场合的节能运行；

2）回馈效率高，可达97%，热损耗小，仅为能耗制动的1%；

3）功率因数约等于1；

4）谐波电流较小，对电网的污染很小，具有绿色环保的特点；

5）节省投资，易于控制电源侧的谐波和无功分量；

6）在多电动机传动中，每一单机的再生能量可以得到充分利用；

7）具有较大的节电效果（与电动机的功率大小及运行工况等有关）；

8）当车间由共用直流母线为多台设备供电时，回馈制动的能量可直接返回直流母线，供给其他设备使用，经过核算可以节省回馈逆变器容量，甚至可以不用回馈逆变器。

（4）主要应用场合

能量回馈系统装置具有的优越选胜过能耗制动和直流制动，所以近年来各单位结合使用设备的特点，纷纷提出配置能量回馈装置的要求，但原来国外仅有ABB、西门子、富士、安川、Vacon等为数不多的公司能提供此类产品，国内几乎为空白。目前，深圳佳能电子公司采用加拿大技术，已开始专门从事变频制动装置的制造和应用，还有深圳英腾电气有限公司，也生产能耗制动及回馈制动产品。

在以下行业的设备上，使用回馈制更为迫切：

1）制药厂内葡萄糖结晶用的高速分离机。

2）民用食糖（砂糖）结晶用的高速分离机。

3）洗涤厂用的涂料混合机、搅拌机。

4）塑料厂用的染色机、配料机、混合机。

5）洗涤厂用的中大型清洗机、脱水机、甩干机。

6）酒店、宾馆、洗衣店用的洗衣、床单清洗机等。

7）各专业离心机械厂中高速离心机、分离机。

8）各种倾倒设备如转炉、钢水包等。

9）起重机械如桥式、塔式、门吊的起重主吊钩，当重物下降时的运转状态。

10）一切高承载的输送带。

11）矿井中的吊笼（载重或装料），斜井矿车。