变频器回馈制动原理算法及其特点

变频器回馈制动原理、算法及其特点为了提高节电效果，减少制动过程的能量损耗，将减速能量回收反馈到电网去，达到节能功效时，它也是必须采用的。目前国内各地由于经济高速发展而纷纷闹电荒的时候，推广和应用回馈制动器，具有重要的节能意义。所以加快国内相关产品的研发和生产具有重大的现实意义。1引言目前，交流变频调速系统广泛采用简单的能耗制动，存在浪费电能、电阻发热严重，快速制动性差等缺点。而在异步电动机频繁制动时，采用回馈制动是一种非常有效的节能方法，并且避免在制动时对环境及设备的破坏。在电力机车、采油等行业中取得令人满意的效果。在新型电力电子器件不断出现、性价比不断提高，人们节能降耗意识提高的的情况下有着广泛的应用前景。能量回馈制动装置特别适用于电动机功率较大，如大于等于100kw以上，设备的转动惯量gd2较大，属反复短时连续工作制，从高速到低速的减速降幅较大，制动时间又短，又要强力制动的场合。为了提高节电效果，减少制动过程的能量损耗，将减速能量回收反馈到电网去，达到节能功效时，它也是必须采用的。2回馈制动原理在变频调速系统中，电动机的降速和停车是通过逐渐减小频率来实现的，在频率减小的瞬间，电动机的同步转速随之下降，而由于机械惯性的原因，电动机的转子转速未变，它的转速变化是有一定时间滞后的，这时会出现实际转速大于给定转速，从而产生电动机反电动势e高于变频器直流端电压u的情况,即eu。这时电动机就变成发电机，非但不要电网供电，反而能向电网送电，这样既有良好的制动效果，又将动能转变化为电能，向电网送电而达到回收能量的效果，一举两得。当然必须有一套能量回馈装置单元，进行自动的控制，才能做到，其原理框图如图1所示。另外，能量回馈电路还应包括交流、直流电抗器、阻容吸收器、电子开关器等。变频器回馈制动电路原理框图众所周知，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方法是采用有源逆变技术，整流器部分采用可逆整流器，又叫网侧变流器。通过对网侧变流器的控制将再生电能逆变为与电网同频率电网同频率、同相位的交流电回馈电网，从而实现制动。以前有源逆变单元主要采用晶闸管电路，这种电路只有在不易发生故障的稳定电网电压下（电网电压波动不大于10%），变流器才能安全地进行回馈运行。这种电路只有在不易发生故障的稳定电网电压下（电网电压波动不大于10%），变流器才能安全地进行回馈运行。因为在发电制动运行时，电网电压制动时间大于2ms，则可能发生换相失败，损坏器件。另外，本方式在深控时，功率因数低、谐波含量高、换相重叠将引起电网电压波形畸变。同时控制复杂，成本较高。随着全控型器件的实用化，人们又研究出斩控式可逆变流器，采用pwm控制方式。这样网侧变流器的结构与逆变器的结构完全相同，都采用pwm控制方式。从以上分析可知，要真正实现变频器的能量回馈制动，关键是对网侧变流器的控制。下文重点阐述网侧变流器采用全控器件、pwm控制方式的控制算法。3控制算法网侧变流器的控制算法通常采用如图2所示的矢量控制算法，图2中vdc、v*dc、△vdc分别表示直流母线电压的测量值、给定值和控制误差；id、i*d、△id分别表示网侧逆变器d轴的测量值、给定值和控制误差；iq、i*q、△iq分别表示网侧变流器q轴电流的测量值、给定值和控制误差；△v*d、v*d、v*q分别表示网侧变流器的d轴输出电压偏差给定值、d轴输出电压给定值和q轴输出电压给定值；eabc、v*abc、iabc分别表示电网电势、网侧变流器输出电压的瞬时给定值和输出电流的三相瞬时值；e、φ分别表示电网电势的幅值和相位。