共用直流母线方式的回馈制动
电梯一体化能量回馈原理及应用
电梯一体化能量回馈原理及应用摘要：电梯作为一种垂直运输工具，在人们的日常生活中发挥着不可替代的作用。
随着电梯数量的不断增加，电梯能耗问题越来越受到人们的重视。
面对日益强化的资源环境约束，人们的危机意识不断增强，绿色低碳发展理念深入人心。
因此，利用能量回馈原理提高电梯的电能利用率具有重要意义。
关键词：电梯；能量回馈；原理；应用电梯作为一种高能耗的特种设备，人们在享受电梯带来便利的同时，电梯的节能问题也越来越突出。
而能量回馈技术是降低电梯能耗最具潜力的技术，它是将制动电阻原消耗的电能，通过逆变器转换为交流电能，送回交流电网进行再生运行或供附近其他用电设备使用，使电动机拖动系统单位时间内消耗的电能减少，以达到节约电能的目的。
一、电梯的概念依照电梯在实际生活中的运用及特征，电梯的含义分为广义和狭义。
狭义的电梯是指对规定楼层进行服务，具有轿厢等垂直或倾斜的升降设备，不包括自动人行道及自动扶梯等。
对广义的电梯而言，其主要是指具有动力驱动，可沿着刚性导轨进行运行的箱体或沿着固定的线路进行运行的梯级、踏步等，可对人或货物进行升降或平行运送的机电设备。
此外，按运行速度电梯可分为超高速、高速、快速及慢速几种类型。
同时，还可按用途的不同加以区分，如客梯、观光梯等，随着科技的发展，还出现了一些较为特殊的电梯，如立体停车场中所使用的电梯等。
二、能量回馈原理电梯作为垂直交通运输设备，其向上运送与向下运送的工作量大致相等，驱动电动机通常是工作在拖动耗电或制动发电状态下。
当电梯轻载上行及重载下行及电梯平层前逐步减速时，驱动电动机工作在发电制动状态下。
此时是将机械能转化为电能，过去这部分电能要么消耗在电动机的绕组中，要么消耗在外加的能耗电阻上。
前者会引起驱动电动机严重发热，后者需要外接大功率制动电阻，不仅浪费了大量的电能，还会产生大量的热量，导致机房升温。
有时候还需要增加空调降温，从而进一步增加了能耗。
电能回馈技术利用变频器交-直-交的工作原理，将机械能产生的交流电(再生电能)转化为直流电，再通过电能回馈技术将直流电逆变成交流电回馈到电网，供电网其他设备使用，从而使总耗电量下降，以起到电梯节能的目的。
共用直流母线系统变频器及其应用
在同一电力拖动系统中的一个或多个传动，有时会发生从电动机端发电得到的能量反馈到传动的变频器中，这种现象叫做再生能量。
这种情况一般发生在电动机被拖着走时(也就是被一个远远高于设定值的速度拖动时)，或者是当传动电动机发生制动以提供足够的张力时(如放卷系统中的传动电动机)。
传统非四象限的PWM变频器并没有使再生能量反馈到电网(三相电源)的功能，变频器从电动机吸收的能量都会保存在电解电容中，最终导致变频器中的母线电压升高b对于一些单台以变频方式运行的设备，常对其变频器配备制动单元和制动电阻，当有再生能量时，变频器的控制系统就通过短时间接通电阻使再生能量以热方式消耗掉。
这种处理再生能量的方式要充分考虑制动时最大的电流容量、负载周期和消耗到制动电阻上的额定功率，就可以设计出合适的制动单元，并以连续的方式消耗电能，最终能够保持母线电压的平衡。
这种通过制动单元消耗再生能量的工作方式其实是一种浪费电能的方式。
对于一些成群组运行的生产设备(如离心机、化纤设备、造纸机、油田磕头机等)的电动机传动中，其再生能量的现象发生十分频繁.，且常发生在不同时刻。
对这样的系统设备，如果通过制动单元消耗再生能量的工作方式，则电能浪费将于分可观。
对此使用一种实用的通用变频器直流母线方案则可很好地解决再生能量发生十分频繁的现象，且节电将十分可观。
将多个通用变频器的直流母线互连，一个或多个电动机在不同时刻产生的再生能量就可以被其他电动机以电动的方式消耗吸收。
这是一种非常有效的工作方式，即使有多个部位的电机一直处于连续发电状态，也不用再去考虑其他的处理再生能量的方式。
1.专用型共用直流母线变频器系统专用型共用直流母线变频器系统如图3一49所示。
这种共用直流母线变频器系统是采用一台大容量的整流器为整个变频器系统提供直流，各逆变器分别驱动各自的设备。
由图3-49可看出，整流器一旦有故障，则整个共用直流母线变频器系统都要停止工作。
因此，在实际选用共用直流母线变频器系统时，要充分考虑生产设备的工艺、工序等问题，选用合适的、可靠性高的共用直流母线变频器系统。
共直流母线方案与特点
直流公共母线变频驱动方案
直流公共母线变频驱动方案
传统变频器,由于其自身整流半导体元件的电流单向流通的特性,使电机处于发电状态时 所产生的能量,只能通过直流能耗制动单元,将能量已热的形式消耗在电阻上. 在多电机传动系统的设计中,大都采用将多个变频器的直流侧正负端子分别连接在一起, 形成直流公共母线变频驱动系统. 驱动器之间相互传递能量
方案2---独立二极管整流供电方案
不可控整流桥
+DC
熔断器
熔断器
熔断器
熔断器
-DC
断路器
断路器
断路器
预充电回路
预充电回路
预充电回路
熔断器 回馈 电路
回馈驱动器
变频器
变频器
变频器
制动电阻
交流感应电机
交流感应电机
交流感应电机
方案2---特点
独立的二极管整流桥给所有变频器统一供电 不同型号的驱动器可以共用直流母线 整流部分的动力配置简单 整流部分可以配置成12脉波整流方式,消除5,7次谐波 驱动器之间实现能量传递 变频器须配置预充电回路 多余能量无法回馈至电网 须配制动电阻/或配以单独馈电单元
其他如方案2,3
方案6---交流全回馈系统
方案6---交流全回馈系统
优点 – 再生回馈 – 无需制动 – 正弦电流波形 – IGBT整流回馈系统, IGBT 完美无谐波 – 不同型号变频器可共用 直流母线. 缺点 – 成本较高
方案6---AFE变频驱动系统
�
直流母线系统的优点
提高效率 – 从再生发电负载回收能量 降低成本 – 降低输入级系统成本 (减少交流输入线路,交流输入熔断器和 接触器等部件) – 通用制动解决方案 减少机柜尺寸 停电时系统将控制变频器断电
DANFOSS变频器培训
变频器培训一、丹弗斯变频器的外观VLT® 8000 Aqua系列VLT® 5000 系列 VLT®2800系列一、基础知识1、概述变频器定义:把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。
变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、再次整流（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。
为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把电源的交流电变换为直流电（DC）。
把直流电（DC）变换为交流电（AC）的装置，其科学术语为“inverter”(逆变器)。
由于变频器设备中产生变化的电压或频率的主要装置叫“inverter”，故该产品本身就被命名为“inverter”，即：变频器。
用于电机控制的变频器，既可以改变电压，又可以改变频率。
2. 电机结构与基本特征--电机的旋转速度为什么能够自由地改变？三相异步电动机是目前较常用的交流电动机，多用在工业设备。
三相异步电动机要旋转起来的先决条件是具有一个旋转磁场，三相异步电动机的定子绕组就是用来产生旋转磁场的。
我们知道，但相电源相与相之间的电压在相位上是相差120度的，三相异步电动机定子中的三个绕组在空间方位上也互差120度，这样，当在定子绕组中通入三相电源时，定子绕组就会产生一个旋转磁场，其产生的过程如图1所示。
图中分四个时刻来描述旋转磁场的产生过程。
电流每变化一个周期，旋转磁场在空间旋转一周，即旋转磁场的旋转速度与电流的变化是同步的。
旋转磁场的转速为：n=60f/P式中f为电源频率P是磁场的磁极对数n的单位是：每分钟转数根据此式我们知道，电动机的转速与磁极数和使用电源的频率有关控制交流电动机的转速有两种方法：1. 改变磁极法2. 变频法以往多用第一种方法，现在则利用变频技术实现对交流电动机的无级变速控制。
观察图1还可发现，旋转磁场的旋转方向与绕组中电流的相序有关。
相序A、B、C顺时针排列，磁场顺时针方向旋转，若把三根电源线中的任意两根对调，例如将B相电流通入C相绕组中，C相电流通入B相绕组中，则相序变为：C、B、A，则磁场必然逆时针方向旋转。
常用变频器的制动方式有哪几种？
常用变频器的制动方式有哪几种？
常用的变频器制动方式有四种。
1、能耗制动：能耗制动方式通过斩波器和制动电阻，利用设置在直流回路中的制动电阻来吸收电机的再生电能，实现变频器的快速制动。
2、回馈制动：回馈制动方式是采用有源逆变技术，将再生电能逆变为与电网同频率同相位的交流电回送电网，从而实现制动。
实现能量回馈制动就要求电压同频同相控制、回馈电流控制等条件。
3、直流制动：直流制动，一般指当变频器输出频率接近为零，电机转速降低到一定数值时，变频器改向异步电动机定子绕组中通入直流，形成静止磁场，此时电动机处于能耗制动状态，转动着转子切割该静止磁场而产生制动转矩，使电动机迅速停止。
可以用于要求准确停车的情况或起动前制动电机由于外界因素引起的不规则旋转。
4、直流回馈制动：共用直流母线回馈制动方式的原理是：电动机A的再生能量反馈到公共的直流母线上，再通过电动机B消耗其再生能量;共用直流母线回馈制动方式可分为共用直流均衡母线回馈制动和共用直流回路母线回馈制动两种方式。
共直流母线在WK-12C电铲上的应用
共直流母线在WK-12C电铲上的应用张世宣;于代林;徐绍良;杨雷【摘要】交流变频调速系统在电铲上已经得到了广泛应用,但采用共直流母线变频调速系统解决电铲多电机传动问题尚属少见.通过对共直流母线系统在WK-12C电铲上的具体应用情况分析,可以认为:共直流母线变频调速系统在电铲多电机传动控制系统中的应用不仅取得了较好的动静态特性和调速精度,还具有节能环保的优点,是一种较好的调速设计方案.【期刊名称】《有色冶金设计与研究》【年(卷),期】2019(040)002【总页数】3页(P42-44)【关键词】共直流母线;变频调速;多电机传动控制系统;电铲;ACS800【作者】张世宣;于代林;徐绍良;杨雷【作者单位】鞍钢集团矿业有限公司能源动力分公司,辽宁鞍山 114005;鞍钢集团矿业有限公司能源动力分公司,辽宁鞍山 114005;鞍钢集团矿业有限公司能源动力分公司,辽宁鞍山 114005;鞍钢集团矿业有限公司设计研究院,辽宁鞍山 114005【正文语种】中文【中图分类】TD631矿山露天开采成本低、效率高、安全系数高，是目前首选的开采方式。
电铲在矿山生产中主要用于装载矿岩，由于其设备价格低、性能可靠、适应性强、作业成本低、设备移动方便，成为大型露天矿的核心首选设备。
太原重工股份有限公司自主研发的WK-12C属于矿用机械电铲，整铲由提升、推压、行走、回转4个系统组成，适用于年产量1 000万吨级以上的露天矿山使用，可与80～154吨级矿用汽车配套使用。
由于该设备采用 ABB ACS800变频调速系统，打破了国外垄断，填补了国内空白，目前已经在全国各大矿山得到了成功应用。
1 共直流母线系统在电铲上的应用1.1 电铲电气系统发展概况我国电铲电气系统的发展主要经历了3个阶段：发电机—电动机直流调速系统、可控硅直流调压调速系统、交流变频调速系统。
前2种属于直流调速，缺点很多：电网功率因数低，耗电量大，占地面积大，噪声大，检修困难，造价高，容量、转速受限，故障率高。
制动单元和制动电阻的选型方案
制动单元和制动电阻旳选型方案所示为变频器调速系统旳二种运行状态，即电动和发电。
在变频调速系统中，电机旳降速和停机是通过逐渐减小频率来实现旳，在频率减小旳瞬间，电机旳同步转速随之下降，而由于机械惯性旳原因，电机旳转子转速未变。
当同步转速w1不不小于转子转速w时，转子电流旳相位几乎变化了180度，电机从电动状态变为发电状态；与此同步，电机轴上旳转矩变成了制动转矩Te，使电机旳转速迅速下降，电机处在再生制动状态。
电机再生旳电能P经续流二极管全波整流后反馈到直流电路。
由于直流电路旳电能无法通过整流桥回馈到电网，仅靠变频器自身旳电容吸取，虽然其他部分能消耗电能，但电容仍有短时间旳电荷堆积，形成“泵升电压”，使直流电压Ud升高。
过高旳直流电压将使各部分器件受到损害。
因此，对于负载处在发电制动状态中必须采用必需旳措施处理这部分再生能量。
本文论述旳就是处理再生能量旳措施：能耗制动和回馈制动。
2 能耗制动旳工作方式能耗制动采用旳措施是在变频器直流侧加放电电阻单元组件，将再生电能消耗在功率电阻上来实现制动（如图二所示）。
这是一种处理再生能量旳最直接旳措施，它是将再生能量通过专门旳能耗制动电路消耗在电阻上，转化为热能，因此又被称为“电阻制动”，它包括制动单元和制动电阻二部分。
2.1 制动单元制动单元旳功能是当直流回路旳电压Ud超过规定旳限值时（如660V或710V），接通耗能电路，使直流回路通过制动电阻后以热能方式释放能量。
制动单元可分内置式和外置式二种，前者是合用于小功率旳通用变频器，后者则是合用于大功率变频器或是对制动有特殊规定旳工况中。
从原理上讲，两者并无区别，都是作为接通制动电阻旳“开关”，它包括功率管、电压采样比较电路和驱动电路。
2.2 制动电阻制动电阻是用于将电机旳再生能量以热能方式消耗旳载体，它包括电阻阻值和功率容量两个重要旳参数。
一般在工程上选用较多旳是波纹电阻和铝合金电阻两种：前者采用表面立式波纹有助于散热减低寄生电感量，并选用高阻燃无机涂层，有效保护电阻丝不被老化，延长使用寿命；后者电阻器耐气候性、耐震动性，优于老式瓷骨架电阻器，广泛应用于高规定恶劣工控环境使用，易紧密安装、易附加散热器，外型美观。
直流电机与交流电机的制动方法
直流电机与交流电机的制动方法
直流电机与交流电机的制动方法主要包括以下几种：
1. 能耗制动：这是一种电制动方式，通过将运转中的电动机与电源断开并改接为发电机，使电能在其绕组中消耗（必要时还可消耗在外接电阻中）来产生制动转矩。
对于交流笼型和绕线转子异步电动机，需要在交流供电电源断开后，立即向定子绕组（可取任意两相绕组）通入直流励磁电流If，以便产生制动转矩。
2. 反接制动：这是一种机械制动方式，通过在电动机转子上施加与转动方向相反的转矩来使电动机减速或限速。
3. 回馈制动：也称为再生制动或发电制动，这种制动方法是将电动机的动能转化为电能，并将其回馈给电网或其他负载。
这种制动方法适用于需要快速减速或定位的情况，并且可以减少能量损失。
4. 机械制动：这是一种通过机械摩擦力来阻止电动机转动的制动方式，通常通过在电动机轴上安装刹车片来实现。
需要注意的是，不同的电机和不同的应用场景需要采用不同的制动方法，并且还需要考虑制动的效率和安全性。
双电动轮装载机制动控制策略研究与仿真
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔｏｅ ｆｃ ｉｅｙｒ ｃ ｃｅａ ｄｒ ｇ ｎ ｒ ｔ ｎ ｒ ｙａ ｄ ｒ ｔ ｎ ｌ ｌ ｃ ｔ ｅ ｅ ｅ ａ ｉｅｗｈ ｅ－ ｒ ｋｎ ｓｒ ｃ ： ｆｅ ｔｖ ｌ ｅ ｙ ｌ ｎ ｅ ｅ ｅ ａ ｅｅ ｅ ｇ ｎ ａ ｉ ａｌ ａｌ ａ ｅｒ ｇ ｎ ｒ ｔ ｅ ｌ ａ ｉｇ ｏ ｙ ｏ ｖ ｂ ｆ ｒｅ，ｓ ｃ ｓ ｅ ｓｍｉｉ ｌ ｒｋ ｎ ｉｔｎ ｅ ｏｃ ｕ ｈ ｉ ｕ ｓａ ｎｍａ ａ ｉｇ ｄｓａ ｃ ，ｍａ ｉ ｌ ｅ ｙ ｌ ｇｅ ｅ ｇ ｎ ｒ ｋｎ ａｅ ｙａ ｅ ｃ ｉ ｃ ｌ ｓ ｂ ｘ ｍａ ｃ ｃｉ ｎ ｒ ｙ ａ ｄｂ ａ ｉｇ ｓ ｆ ｔ ｒ ｒｔ ａｌ ｒ ｎ ｉ ｙ
通 常意 义上 的 同步 永磁 电机 多传 动包括 整 流桥 、 直流 母线 供 电 回路 、 干 个逆 变 器 ， 中 电机 需要 的 若 其
能量是以直流方式通过脉冲宽度调制 （ｗＭ） Ｐ 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 ， 动要 求特 别高 时 ， 制 只
车辆制动性能无疑是影响车辆安全性的重要 因素之一． 在对装载机 电力驱动行走技术 的研究中， 电 双 动轮装载机的制动系统必须始终满足 ２ 个要求． 首先 ， 在紧急制动状态下 ， 必须使车辆在最短可能 的距离 中停止 ； 其次 ， 必须保持对车辆方向的控制． 前者要求在所用的车轮制动系统能供给足够的制动转矩 ． 后者 要求所有 的车轮上平均分配制动力 ． 国内外对如何充分利用车辆的制动能量进行 了大量的工作 ， 提出了多 种 回馈制动与液压制动匹配控制的策略和方法 ， 如并行分配策略、 最佳制动力分配 比策略、 最佳能量 回收 策略 等 ［ ． １ 本文 所研 究 的 车型是 Ｚ Ｍ１Ｂ轮 式 电 力 驱 动装 载 机 ． 装 载 机 行 走 系 统 采 用 双 电动 轮 作 为 驱 ３ Ｌ ５ 该
变频技术：共用直流母线技术
变频技术：共用直流母线技术变频技术:共用直流母线共用直流母线分为两种:共用直流均衡母线和共用直流回路母线。
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。
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。
共用直流母线特点: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;2 设备功率因素较高:因电机能够回馈能量，无功功率损失小，所以设备功率因素较高，达95%以上;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 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;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;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;7 多台变频器不需相同的额定功率:各电机也不需相同功率，但差别不要过大，最适合比例连动控制;8 可以驱动三相永磁同步电机。
对于一般的系统集成商来说，采用的共用直流母线方式都是共用直流均衡母线方式。
因为这种方式对于设计人员来说更加方便:因为采用了成品变频器，就比较容易设计外围电路、功能强(变频器本身具有比较强的功能)、采购方便、安装/维修方便等。
对于专业制造厂家或其他场合而言，可能用到共用直流回路母线方式要多一些。
因为这种方式采用了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。
交流变频调速系统的制动方式分析
回 厶 舄
（ 东松 山职 业技 术 学 院电 气工程 系， 东 韶 关 ５ ２２ ） 广 广控 制 的交 流调速 系统 中， 电动机 带位 能负 载重 物 下放 、 当 减速 或 者 制 动 时 ， 动机 处 于 再生 发 电 制 动状 态 ， 电 再
生 的电能 反馈 到变频 器 的直 流 电路 上 ， 仅靠 变频 器 的吸收 ， 会形 成 “ 泵升 电压 ” 过高 直 流 电压 将 威胁 系 统 的安 全工 作 ， ； 因而 在系 统 中
采取 相应 的制 动方 式 十分重 要 。通过 对系 统各 种制 动方 式 的分析 ， 结 出不 同制 动 方 式 的特 点 和 适 用场 合 ， 交 流变 频 调 速 系统 制 总 为 动方 式 的选 取 提供 了依据 ， 有一 定 的应用 价值 。 具 关键 词 ：变频器 调 速 系统 制 动 再 生 发 电 泵 升 电压
交流变频调速 系统的制动方式分析 田亚娟
交 流 变 频 调 速 系统 的制 动 方 式 分 析
Ａｎ ｌｓｓ ｏｎ Ｂｒｋｎ ｏ ｅ ｆＡＣ Ｖａ ｉｂｌ ｒ ｑ ｅ ｃ ｉｉｇ Ｓ ｓｅｍ ａｙ ｉ ａ ｉｇ Ｍ ｄ ｓ ｏ ｒ ｅ Ｆ ｅ ｕ ｎ ｙ Ｄｒ ｎ ｙ ｔ ａ ｖ
器的直流 回路 中并联 制动单 元 和制动 电 阻 ， 通 过检 并
测直 流母 线电压来控 制制动 单元 功率 管 的通 断 ， 而 从 实现制 动 电阻 的接 入 与 断开 。能耗 制动 控 制方 式 如
图 １ 示。 所
波整流后反馈到直流 电路 。由于通 用变频器整流部分 采用二极管的不可控 整流 器 ， 变频 器直 流 电路 的电能 无法通过整流桥 回馈 到 电网 ， 能仅靠 变频 器本 身进 只 行吸收 ， 会 出现 短 时 间 的 电容 堆 积 ， 成 “ 升 电 这 形 泵 压” 使直流 电压 升 高 ， ， 而过 高 直流 电压 将 威胁 系 统的安全工作 。因此 ， 当负载处 于发 电制动状 态时 ，
通用变频器共直流母线在离心机上的应用
通用变频器共直流母线在离心机上的应用摘要：本文介绍了变频器直流共母线在石药集团维生药业离心机上的应用。
关键词：变频器共直流母线离心机能量回馈节能1 引言在化工企业电气传动中，离心机的变频传动应用非常普遍，由于工艺和驱动设备的各种原因，再生能量的现象经常发生，在通用变频器中，对再生能量最常用的处理方式有两种：（1）耗散到直流回路中人为设置的与电容器并联的“制动电阻”中，称之为动力制动状态；（2）使之回馈到电网，则称之为回馈制动状态（又称再生制动状态）。
直流共母线的原理是基于通用变频装置均采用交－直－交变频方式，当电机处于制动状态时，其制动能量反馈到直流侧，为了更好的处理反馈制动能量，人们采用了把各变频装置的直流侧连接起来的方式。
譬如当一台变频器处于制动而另一台变频器处于加速状态，这样能量可以互补。
本文提出了一种通用变频器在化工企业离心机中共直流母线的方案，并阐述了其在离心机上回馈单元的进一步应用。
目前直流共母线有多种方式：（1）公用一个独立的整流器该整流单元可以是不能逆变，也可以是可逆变的。
前者能量通过外接制动电阻消耗掉，后者可以充分地将直流母线上的多余能量直接反馈到电网中来，具有更好的节能、环保意义，缺点是价格比前者要高。
（2）大变频单元接入电网小变频器公用大变频器的直流母线，小变频器不需接入电网，故也不需要整流模块，大变频器外接制动电阻。
（3）每个变频单元各自接入电网每个变频单元均带有整流、逆变回路并外接制动电阻，直流母线相互连接起来。
这种情形多用于各变频单元功率接近的情况。
解体后还可以独立使用，互不影响。
本文介绍的直流共母线为第三种方式，相比前两种有很大优势：a、共用直流母线可以大大减少制动单元的重复配置，结构简单合理，经济可靠。
b、共用直流母线的中间直流电压恒定，电容并联储能容量大，能减少电网的波动。
c、各电动机工作在不同状态下，能量回馈互补，优化了系统的动态特性。
d、各个变频器在电网中产生的不同次谐波干扰可以互相抵消，减少电网的谐波畸变率。
变频调速的电气制动方式及应用
变频调速的电气制动方式及应用摘要：随着变频器在各种生产机械的应用越来越多，根据实际情况选择经济有效的制动方法与制动功能是设计交流变频调速系统十分重要的环节，也是设备安全运行的重要保证。
本文详细分析了变频调速的电气制动原理及制动电阻的选择计算，并对电气制动方式的不同种类及应用进行了详尽的介绍。
关键词：变频调速；电气制动；应用1 引言随着电力电子技术和自动化技术的不断进步和发展，各类低压变频器的性能也越来越先进，应用范围越来越广泛。
无论是在调速节能运行、提高生产效率、适应生产工艺要求、提高产品质量方面，还是在设备设计合理化和简单化、减少维护成本、改善和适应环境等方面都有了广泛的应用。
在变频器应用中，在使运动的机构减速或者停止、势能负载的下落拖动、多级传动的同步控制及应对负载的突变或在设备出现事故需要紧急停车时，都需要应用到变频器的制动方式。
根据实际情况选择经济有效的制动方法与制动功能不但是设计交流变频调速系统十分重要的环节。
也是设备安全运行的重要保证。
要对变频调速的制动方式进行合理的设置应用，就必须对变频调速制动控制的原理及应用范围足够的了解。
2 变频调速的电气制动原理及分类在通用变频调速系统中，当电动机减速或者拖动位能负载下降时，异步电动机将处于再生发电状态，传动系统中所储存的机械能经异步电动机转化电能。
这种工作状态下，电动机处于再生制动状态，这种制动方式被称为再生制动。
在电动机处于再生发电制动状态时，逆变器的六个回馈二极管将产生的电能回馈到直流侧，此时的逆变器处于整流状态。
如果在标准型的变频器（网侧变流器为不控的二极管整流桥）中不采取另外的措施，这部分能量将导致中间回路的储电电容器的电压上升。
如果电动机的制动并不太快，电容器电压升高的值并不明显，一但电动机恢复到电动状态，这部分能量又会被负载重新利用。
但在频繁制动或负载为提升较重重物负载下降时，电容器的电压升高就会过快过大，变频器内的保护装置就会动作，对变频器进行过压保护。
工频回馈在变频器制动中的研究与应用
工频 回馈在变 频器 制动 中的研究 与应 用
许 连 丙 （ 山西天地矿山技术装备有限公 司， 山西 太原 ０ ３ ０ ０ １ ６ ）
摘 要： 通过在 通用 变频 器的直流母线 两端加装 能耗 制动单 元可 以为 变频 器提供制动 能力 。 但 回馈 能量 由制动 电阻消
耗 的 同时也 降低 了变频器的效率 。为 了克服 能耗 制动低 效率的缺 点 。 简单介绍 了工频 回馈 （ Ｒ Ｂ） 的控 制方法和原理 ， 提 出了一种新 的制 动方法—— 工频 回馈制动 （ ｒ ｕ３ ） 。该 方法不仅 可以作 为独 立的模块 并联在 变频器的整流侧 为变频器提
供 制动能 力， 同时也可 以作 为变频器的一部分替代 变频 器的整流单元 ， 并通过仿 真 实验对其进行 了验证 。
那线 电网侧 回路 的 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ导通
２ ． １ 工频 回馈 的拓 扑结 构 工频 回馈 （ Ｒ Ｂ ） 利用三相 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ桥 可以工作 于变
Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ （ 对纯 电阻负载 ） ， 通过这样 的方式使得直 流母 线 的能量流回到电网， 实现能量的回馈 。
频器 的电动和制动状态下，电动状态时采用与 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ 反并联的续流二极管整流， 制动时通过驱动 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ来 实现能量 的反向流动。 图ｌ 是 一个 并联有 Ｒ Ｂ单元变频器 主电路 的拓 扑结构 ，这个拓扑结构为变频器 的回馈电流提供 了 回流电网的通路 。 回馈 电流通过 Ｒ Ｂ单元和与之相 串 连 的电抗器流 回电网。电动状态下的电流流向与没 有 回馈单元 的变频器相 同，都是通过变频器前端的 三相 二 极 管整 流 单元 从 电 网流 向直 流母 线 。由于 Ｒ Ｂ 单 元 电抗器的存在 ，在 电动状态时 Ｒ Ｂ回馈单元 中 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ的续流二极管中流过的电流只占总电流很小的 部分 。 但 如果使用 Ｒ Ｂ单元替代变频器的二极管整 流单元 ， 所有电动状态下电流都将由 Ｒ Ｂ单元中的续 流 二 极 管 提供 。 ２ ． ２ 工频 回馈 的原理 及 其 工作 模式 以 回馈 电流 的大小为依据 可以将 Ｒ Ｂ单元 的工 作状态分为正常工作模式 、 软件过载模式 、 硬件过载 模 式 三种 。 （ １ ） 正常工作模式 图２ 给出了 Ｒ Ｂ单元的控制功能框图， 当变频器处 于制动状态时 ， 正常工作模式下电网侧线电流（ ， ｄ ， ， ＾ ， ） 比软件限流值 （ Ｉ ｌ ｉ ｍ） 要小 ， 此时 回馈单元 中的电流 限 制模块不会被激活。Ｒ Ｂ单元中的各个功率管（ Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ ） 在 自然换相点导通和关断 ， 其导通角度为 １ ２ ０ ｄ ｅ ｇ 。
变频器能耗制动
一、能耗制动1.1、能耗制动概况从高速到低速（零速）----这时电气的频率变化很快，但电动机的转子带着负载（生产机械）有较大的机械惯性，不可能很快的停止，这样就产生反电势E>U（端电压）电动机处于发电状态，其产生反向电压转矩与原电动状态转矩相反，而使电动机具有较强的制动力矩，迫使转子较快停下来, 但由于变频器是交—直—交主电力,AC/DC整流电路是不可逆的,因此无法回馈到电网上去，结果造成主电路电容器二端电压升高，称泵升电压，当超过设定上限值电压700V 时，制动回路导通，这就是制动单元的工作过程，制动电阻流过电源，从而将动能变热能消耗,电压随之下降，待到设定下限值(680V)时即断.这种制动方法属不可控，制动力矩有波动，制动时间是可人为设定的。
1.2、技术参数1.2.1、制动方式：自动电压跟踪方式；1.2.2、反映时间：1ms以下有多种噪声；1.2.3、电网电压：300-460V，45-66Hz；1.2.4、动作电压：700V直流，误差2V；1.2.5、滞环电压：20V；1.2.6、制动力矩：通常130%，最大150%；1.2.7、保护：过热，过电流，短路；1.2.8、滤波器：有噪声滤波器；1.2.9、防护等级：IPOO；（注：通常这类制动器方式是不需要另外控制，是制动单元自动完成，其制动触发电压有的厂家的产品可以通过设置电网电压来设置。
制动时间往往不可以直接调整，可以通过变频器的减速时间间接控制。
）1.3、制动电阻计算方法制动力矩制动电阻92% R=780/电动机KW100% R=700/电动机KW110% R=650/电动机KW120% R=600/电动机KW注：①电阻值越小，制动力矩越大，流过制动单元的电流越大；②不可以使制动单元的工作电流大于其允许最大电流，否则要损坏器件；③制动时间可人为选择；④小容量变频器(≤7.5KW)一般是内接制动单元和制动电阻的；⑤当在快速制动出现过电压时，说明电阻值过大来不及放电，应减少电阻值。
直流电动机回馈制动原理及应用
毕业设计课题名称直流电动机回馈制动原理及应用姓名000 学号000000000所在系电子电气工程系专业年级P08电气10班指导教师000 职称二O一一年四月二000摘要 (3)ABSTRACT (4)第1章绪论 (5)1.1、电动机的工作状态 (5)1.2、制动与电动的本质区别 (6)1.3、制动的概括 (6)1.4、制动的分类比较 (7)第2章回馈制动 (8)2.1、回馈制动条件 (8)2.2、电动机回馈制动 (8)2.2.1、回馈制动的原理 (8)2.2.2、回馈制动的机械特性 (9)2.3、回馈制动实现的条件 (9)2.4、位能负载下放重物时回馈制动 (9)2.5、直流电动机回馈制动工作状态分析 (10)2.6、正向回馈制动 (12)2.7、反向回馈制动 (13)第3章回馈制动的应用领域 (14)3.1回馈制动的优点 (14)3.2回馈制动的缺点 (14)3.3回馈制动的控制 (14)3.4回馈制动的适用场合 (14)结束语 (15)参考文献 (16)致谢 (17)回馈制动是变频器制动方式的一种，也是非常有效的节能方法。
回馈制动采用的是有源逆变技术，将再生电能逆变为与电网同频率同相位的交流电回送电网，从而实现制动。
要实现回馈制动，就必须要将回馈电能进行同频同相控制、回馈电流控制等条件，才能将回馈电能安全送达电网上。
并且避免了制动时对环境及设备的破坏。
在电力机车等行业中取得了令人满意的效果。
在新型电力电子器件不断出现,性价比不断提高的情况下有着广阔的应用前景。
关键字：直流电机回馈制动ABSTRACTRegenerative braking is one of the frequency converter braking mode, is also a very effective method of energy saving. Regenerative braking is active inverter technology, regeneration of power inverse to AC grid frequency and phase echo power, to achieve the braking. To achieve the regenerative braking, it is necessary to contribute to the power the same frequency with phase control, contribute to the current control conditions, served to contribute to energy security on the network. And avoid braking on the environment and equipment damage. In sectors such as electric locomotives has achieved satisfactory results. In the emerging new power electronic devices, cost-effective case has broad application prospects of continuous improvement.Keywords: direct-current motor Regenerative braking第1章绪论1.1、电动机的工作状态电机是利用电磁作用原理进行能量转换的机械装置。
直流电动机的回馈制动
A
n n0
Tem
电压反 接制动 带位能 性负载 进入第 四象限
0 TL
TL
B
n0
第2章 直流电动机的电力拖动
发生在动态过程中的回馈制动过程有以下两种情况: 1、降压调速时产 生的回馈制动
2、增磁调速时产 生的回馈制动
n
n01
B
nA
U 2 U1 A U1
n
n01
B
Φ2 Φ1
nA
制动过程为 线段 Bn02
n02
nC
A
C
U2
制动过程为 线段Bn02
n02 nC
C
Φ1
Tem 回馈制动时由于有功率回馈到电网，因此与能耗和反接制 动相比，回馈制动是比较经济的。
0 TL
Φ2
Tem
0 TL
第2章 直流电动机的电力拖动
2.4.4 直流电动机的反转
Tem CT I a
一、改变励磁电流方向（很少采用） 励磁绕组电感较大，切换励磁绕组时将产生较大自感电动势， 击穿绝缘，故很少采用。
二、改变电枢电流方向（常用）
第2章 直流电动机的电力拖动
小 结
教学重点： 1. 他励直流电动机的制动方法及其制动过程
2. 掌握制动电阻的计算
3. 直流电动机的反转方法
教学难点： 电压反接制动机械特性及制动四象限特点 作 业： P92： 2.31
第2章 直流电动机的电力拖动
2.4.3 回馈制动
电动状态下运行的电动机，在某种条件下会出现n n0情况， 此时 Ea U ，I a 反向，Tem 反向，由驱动变为制动。从能量方向看， 电机处于发电状态——回馈制动状态。 回馈制动时的机械特性方 程与电动状态时相同。
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。
直流电动机的回馈制动
直流电动机的回馈制动过程仿真实验报告班级：学号：姓名：完成时间：一、仿真内容及目的(1.5分)1）了解回馈制动的方法、原理以及电机制动过程中的电枢电流、转速、转矩随着时间的变化，以及转矩和转速之间的关系；2）了解回馈制动中电机状态的改变。
二、仿真要求及要点描述(2.5分)(1) 根据电机学中所学到的知识，对电车下坡过程进行动态分析；(2) 建立电机的工作特性方程，并且求解电枢电流、电机转速、电磁转矩等变量的表达式；(3) 建立MATLAB 的m 文件，编写程序，求解微分方程以及各个变量的值，并且通过屏幕动态的呈现出整个过程相关变量的变化规律；(4) 对整个仿真过程进行总结。
三、基本知识及仿真方法描述(3分)直流电动机的制动措施主要有三种：1、能耗制动：将由机械能转化的电能消耗掉。
2、反接制动：制动时使电机的电枢极性反接。
3、回馈制动：将由机械能转化的电能回馈给电网。
本次采用编写MATLAB 仿真程序研究直流电动机回馈制动过程。
当串励直流电机驱动的电车下坡时，如果不加制动，则机车的转速会越来越高而达到危险高速。
此时如果把串励改为他励，有其他电源供给适量的励磁电流，电枢仍接在电网上，则当转速高于某一数值时，电枢电动势a E U >，于是电机将进入发电机状态；此时电磁转矩将起制动作用，限制转速继续上升。
由于此法是把下坡时机车位能的变化转换为电能而回馈给电网，故称为回馈制动。
基于回馈制动的思路和原理，我们对如下的问题建立模型，并且利用MA TLAB 进行仿真。
问题描述如下：假设有一电车正在下坡运行，实时机械角速度Ω=100rad/s ，电枢电阻0.5a R ohm =，电机的系数 1.53/T C Nm A Φ=，转动惯量21.0J kgm =。
电枢电压220a U V =，假设电车下坡的过程中重力加给它的负载转矩恒定为100L T Nm =，采用回馈制动的方式分析其制动过程。
问题分析：电车在平地行驶或上坡时，负载转矩L T 阻碍电车前往行驶。
整流回馈逆变控制系统
1.公共直流母线的结构与配置公共直流母线技术是在多电机交流调速系统中，采用单独的整流/回馈装置为系统提供一定功率的直流电源，调速用逆变器直接挂接在直流母线上。
当系统工作在电动状态时，逆变器从母线上获取电能；当系统工作在发电状态时，能量通过母线及回馈装置直接回馈给电网，以达到节能、提高设备运行可靠性、减少设备维护量和设备占地面积等目的。
一、公共直流母线控制系统的组成公共直流母线控制系统通常由整流/回馈单元、公共直流母线、逆变单元等组成。
回馈单元可分为通过自耦变压器的能量回馈和不通过自耦变压器的能量回馈两种方式。
通过自耦变压器的能量回馈可提高回馈支路中的电源电压，目的是在能量回馈过程中不必降低中间回路电压，使得逆变器能够获得一个较恒稳的直流电源；不通过自耦变压器的能量回馈实际上是保持系统一直处在回馈状态，在整流过程中依靠持续降低具有相角控制的中间回路的电压来实现。
1。
整流/回馈装置：整流/回馈单元把交流电源转换为电压稳定的直流电源，即使在逆变器能量回馈到电网时，该电压在规定范围内仍保持恒定。
整流/回馈单元的功率部分一般由2个反并联晶闸管桥组成，可在输入端电网和逆变器中间回路之间整流和回馈。
2。
逆变器：逆变单元把电压稳定的直流电源转化为电压、频率可调的交流电源，以满足电机平滑调速的目的。
二、系统的优点1。
公共直流母线系统是解决多电机传动技术的最优方案，很好地解决了多电机间电动状态和发电状态之间的矛盾。
在同一系统中，同一时刻不同装置可工作在不同的状态，整流回馈单元保证了公共直流母线电压的稳定供给，又将多余的能量回馈给电网，实现了再生能源的合理利用。
2。
公共直流母线系统设备结构紧凑，工作稳定。
在多电机传动系统中省去了大量的制动单元、制动电阻等外围设备，节省了设备占地面积和设备维护量，减少了设备故障点，提高了设备的整体控制水平。
3。
在辊道等多电机传动的场合应用公共直流母线技术是辊道调速的一种发展方向，它能在取得较高的动静态性能、调速精度的同时将系统再生能量加以合理利用和回收。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。