共用直流母线方式的回馈制动

四、共用直流母线方式的回馈制动

共用直流母线方式的再生能量回馈系统，对于频繁启动、制动，或是四象限运行的电机而言，在制动过程不仅不影响系统的动态响应，可以将制动产生的再生能量进行充分利用，从而起到既节约电能又处理再生电能的功效。

4.1、工作原理

我们知道通常意义上的异步电机多传动包括整流桥、直流母线供电回路、若干个逆变器，其中电机需要的能量是以直流方式通过PWM逆变器输出。在多传动方式下，制动时感生能量就反馈到直流回路。通过直流回路，这部分反馈能量就可以消耗在其他处在电动状态的电机上，制动要求特别高时，只需要在共用母线上并上一个共用制动单元即可。

在实际的应用中，多传动的系统造价高、品牌少，也往往使用在钢铁、造纸等高端市场。以此参照到众多的制动小系统应用，也不失为一种效率好、节能高的制动方式。

处于电动状态的电机M1上的变频器VF1端，而VF2则通过共用直流母线方式与VF1的母线相连。在此种方式下，VF2仅做为逆变器在使用，M2处于电动时，所需能量由交流电网通过VF1的整流桥获得；M2处于发电时，反馈能量通过直流母线由M2的电动状态消耗。

4.2、应用范围

共用直流母线的制动方式可典型应用于造纸机械、印刷机械、离心分离机以及系统驱动等。在这些应用中，有一个共同的特点：即处于发电状态的M2的容量远远小于处于电动状态的M1的容量，而且当M1的电动状态停止时（即变频器VF1待机），M2的发电状态随即转为电动状态。这样，直流母线电压就不会快速升高，系统始终处于比较稳定的状态。

这里以离心机为例进行应用说明。过滤式螺旋卸料离心机，在全速下连续进料、连续卸料，自动完成进料、分离、洗涤、卸料等工序。离心机的核心是过滤型转鼓，利用主机和副机的差转速来控制卸料速度，并实现无人安全操作。在处理过程中，主机始终处于电动状态，而副机则由于转速差的作用，基本上处于发电状态。主机和副机功率通常为22KW和5.5KW、30KW和7.5KW、45KW和11KW等4:1匹配，符合本节阐述的工作方式。为考虑到副机供电也是由主机变频器的整流桥提供，因此必须考虑到VF1的整流桥的额定电流（不同的变频器厂商其整流桥规格不一样），以此来决定VF1的选型。VF2的选型必须考虑到能够屏蔽输入缺相功能的变频器。应用本制动方式后，离心机不仅效率提高，而且节能效果好、运行平稳、维护简单。

4.3、制动特点

采用共用直流母线的制动方式，具有以下显著的特点：

4.3.1、节能：电机制动时回馈的能量可以被利用，所以比较节能，特别是对油田磕头机、

起重机等升降设备而言更具有节能优势；

4.3.2、设备功率因素较高：因为电机能够回馈能量，无功功率损失小，所以设备功率因素较高，可达95%以上；

4.3.3、瞬间停电不一定导致变频器跳闸停机：这是因为一些设备在瞬间停电时可能正处于制动（发电、回馈能量状态），所以瞬间停电干扰对设备的影响就没有那么大；

4.3.4、电网谐波较低：共用直流母线平衡了变频器的直流母线电压，设备启动、停止时对电网的冲击也低；

4.3.5、可以急降速：不存在制动电阻消耗能量，因为电机在停机时成了发电机，能量回馈到直流母线上了；

4.3.6、允许频繁起动操作：因为有共用直流母线的存在，设备启动、停止时对电网和电气设备的冲击也减小了，因此允许频繁起动操作；

4.3.7、多台变频器不需要相同的额定功率：各电机也不需要相同功率，但差别不要过大，最适合比例连动多台控制；

4.3.8、可以驱动三相永磁同步电机。

4.4、共用直流母线回馈制动的分类

共用直流母线回馈制动分为两种：共用直流均衡母线和共用直流回路母线。

4.4.1、共用直流均衡母线是将多台变频器的直流母线回路并联在一起（变频器本身设计有外接的直流母线输出端子），达到共用直流母线的方式。每台变频器和共用直流母线之间可以加装电抗器、快速熔断器和接触器等，这一部分是变频器以外的部分，电气设计人员可以根据实际需要进行设计。

4.4.2、共用直流回路母线方式是将多台逆变器连接到同一个公共的直流回路上。这种方式采用了1个整流器和多个逆变器，成本更低。但功能相对较弱（单独的逆变器和变频器相比，功能终究要弱一些），而且采购、安装/维修可能也没那么方便。

4.5、共用直流均衡母线技术的基本要求

4.5.1、变频器需共享整流装置，此整流装置为共用直流母线专用装置。

4.5.2、变频器尽量安装在一起，避免远距离配线，最好在同一个电气房。

4.5.3、变频器每一台都必须另外作隔离保护装置。

4.5.4、不能使用一般变频器作共用直流母线使用,否则会有炸机的危险。

4.5.5、电机的容量功率可以不必相同，但必须考虑停机时能量反馈能否被用掉。

4.5.6、一般运转台数在4~12台(电机功率可以不相同)一组共用直流母线为佳。

4.5.7、部分变频器可以驱动永磁同步电机，解决起动的冲击问题。