共直流母线方案与特点
共直流母线方案
电话: 86-755-29799595 传真: 86-755-29619897 网址：http://www. 汇川变频器在共直流母线上的应用摘要：本文主要讲述汇川MD320系列矢量变频器在共直流母线上的应用，在传动系统中,由于某些机械件的惯量也较大,负荷间会互相影响和干扰,使得系统的扰动大大增加,从而使得有些传动工作方式在电动和发电之间变化。
共直流母线技术则是使能量通过母线流动供其它传动使用,以达到节能、提高设备运行可靠性、减少设备维护量和设备的占地面积等目的。
关键词: 变频传动共直流母线能量反馈制动单元一共直流母线设计的原因在部分传动系统中,由于某些机械件的惯量较大,负荷间会互相影响和干扰,使得系统的扰动大大增加,从而使得有些传动工作方式在电动和发电之间变化。
目前国内很多交流变频采用PWM调速方式，变频器并没有设计使再生能量反馈到三相电网的功能,因此所有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。
如果变频器配备制动单元和制动电阻,变频器就可以通过短时间接通电阻,使电能以热方式消耗掉，如果在没有制动电阻和能量反馈单元的情况下，变频器经常性过压、制动会导致变频器发生变频跳闸、停机的现象,直接影响到正常生产。
在这种情况下,如果有多个传动变频器通过直流母线互连的话,一个或多个电动机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动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。
二共直流母线设计的原理（汇川变频器的应用）常见的共直流母线有下列两种用法，现就将详细说明如下：第一种：采用汇川变频器MD320组成对于通用变频器而言，采用共用直流母线很重要的一点就是在上电时必须充分考虑到变频器的控制、传动故障、负载特性和输入主回路保护等。
图所示为在其中一种应用比较广泛的方案。
该方案包括3相进线（保持同一相位）、直流母线、通用变频器组、公共制动单元或能量回馈装置和一些附属元件。
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。
共母线
实用标准文案
精彩文档 许多机电设备需要快速的减速或停止, 像油田瞌头机, 脱水机, 拉丝机, 离心机, 比例连动控制系统等, 许多具有一定势能的传送对象需要匀速下降, 像起重机、电梯, 港口机械等, 这些都会使电机运行在第2 或第4 象限,产生制动发电现象, 通过回收和利用制动发电状态电机所产生的再生电能, 供其它电机使用来达到节能目的。
为了回收和利用这一部分能量, 通常采用多台电机共用一条直流母线的结构。
多电机共直流母线交流传动系统的结构如图1 所示。
其基本原理是: 当系统中一台或多台电机处在制动发电状态时, 制动发电电机所产生的再生电能被回馈到共用的直流母线上, 供其它处在耗能状态的电机吸收, 从而达到既节约电能又能处理回馈电能的效果.
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目前使用的多电机共直流母线交流传动系统多是基于交-直-交变频器的多电机共直流母线系统。
交-直-交变频器可分解为整流器与逆变器2 个部分, 将每个变频器的整流部分与逆变部分相连的直流端子都并联在一起组成共直流母线系统。
当系统中一台或多台电机处于制动发电状态时, 电机所再生的能量回馈到直流母线侧, 被其他电机以电动耗能的方式消
耗吸收, 当制动电机再生能量不能满足耗能电机耗能时, 再由电网供电, 整流桥补充[i]。
共用直流母线的应用
实际使用中的共用直流母线变频器系统只有大致形式，即把直流侧连在一起，没有固定形式，因为，共用直流母线变频器系统中的变频器数量由群组设备数量决定，不同的群组设备形式选用不同的数量的通用变频器。
1.电气接线及平面布置1)主接线图3一51为通用变频器组态的共用直流母线变频器系统主接线，每台通用变频器与共用直流母线的连接均通过刀闸一熔断器(简称刀熔)和接触器。
其中，刀熔的作用有两个:一是能将通用变频器与共用直流母线变频器系统隔离.以便通用变频器故障时，单独停下来检修;二是可以对通用变频器或共用直流母线变频器系统进行一定的短路、过流方面的保护(不管短路、过流故障来自于哪一方)。
接触器是用来将完成充电的通用变频器投人到共用直流母线变频器系统，和在通用变频器发生故障时迅速将其退出共用直流母线变频器系统，以便其他通用变频器及共用直流母线变频器系统继续运行。
图3一51通用变频器组态的共用直流母线变频器系统主接线图3一51只示意出通用变频器组态的共用直流母线变频器系统最基本的主接线，在共用直流母线的方式下实际运行时，如果还需要更快刹车或紧急停止的状态，可考虑再加上公用的一定容量的制动单元和制动电阻，以便在非常时刻起作用。
如采用能量回馈装置就将直流母线上的多余能旦直接反馈到电网中，则可更加充分地提高共用直流母线变频器系统的节电率。
艾米克变频器文章来源：深圳市艾米克电气有限公司2)投切控制接线和事故音响接线图3-52(a)为通用变频器组态的共用直流母线变频器系统的通用变频器投切控图3一52共用直流母线变频器系统控制接线和事故音响接线(8)变频器组态共用直流母线控制;(b)变频器组态共用直流母线故障。
制接线，各通用变频器只有在无故障且充电完成后才能接人共用直流母线变频器系统。
图3一52(b)为通用变频器组态的共用直流母线变频器系统的事故音响接线，各通用变频器共用一套故障音响。
发生故障时会有音响和灯光同时报替，通过静音按钮可将故障音响静音，只保留故障灯光—直到故障解除。
直流系统的组成和结构特点
直流系统的组成和结构特点一、直流系统的组成直流系统主要由直流电源、直流母线、直流负载这几个部分组成呢。
直流电源就像是整个系统的能量源泉，常见的有蓄电池组啦，它能够储存电能，在一些特殊情况下，比如交流电源故障的时候，它就能挺身而出，持续为系统提供电力。
还有整流装置，这个家伙很厉害，它能把交流电转换成直流电，让直流电可以在系统里愉快地“奔跑”。
直流母线呢，就像是一个“交通枢纽”，它把直流电源的电分配到各个直流负载上去。
你可以想象它是一个超级大的“插座板”，不过它传输的可是直流电哦。
直流负载则是各种各样需要直流电能的设备啦，像变电站里的一些保护装置、控制设备之类的。
这些设备就靠直流系统提供的电能来正常工作，要是没有直流系统，它们可就都要“罢工”喽。
二、直流系统的结构特点1. 可靠性高直流系统在设计的时候就非常注重可靠性。
因为很多重要的设备都依赖它供电呢。
就拿蓄电池组来说，它是一个冗余的设计。
这意味着即使在外部电源出现问题的时候，它也能保证一定时间内的供电，不至于让那些关键设备突然断电。
而且直流系统的线路连接也比较简单直接，这样就减少了很多故障点，就像一个简单的电路，线路越少，出故障的可能性就越低啦。
2. 稳定性强直流系统的电压相对比较稳定。
不像交流电那样，电压会随着时间不断地周期性变化。
直流电压一旦确定，在没有故障的情况下，就会保持在一个比较稳定的值。
这对于那些对电压稳定性要求很高的负载设备来说，简直是太友好了。
比如说一些精密的电子仪器，如果电压老是波动，那可就没法正常工作啦，而直流系统就能给它们提供一个稳定的工作环境。
3. 独立性好直流系统可以独立于交流系统运行。
这在一些特殊的应用场景里非常重要。
比如说在一些偏远地区或者是一些特殊的工业环境下，交流电源可能不太稳定或者根本就没有。
这时候直流系统就可以依靠自身的蓄电池组和其他组件独立运行，为那些必须要用电的设备提供电力保障。
4. 便于维护从结构上来说，直流系统的组件相对比较清晰明确。
共直流母线方案与特点_图文_图文
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
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
共直流母线系统的缺点
• 需要更多的设计工作 • 直流熔断器比较昂贵 • 大的公共直流电容器 • 变频器不易和系统隔离
设计考虑
• 要求把能量回馈到电网中。 • 要求安全制动 • 电源谐波限制 • 使用标准/商业器件 • 是否连接到母线的所有变频器都有或都可以有同样的额定值/功率
电路设计。 • 从系统中获取的最大连续电流和变频器的额定值有关 • 直流母线软启动/充电电路位于变频器内部
方案1---交流供电及直流并联
方案3---单象限全控整流
方案3特点
• 使用可控硅整流桥为直流供电单元 • 直流电压可控，起到预充电的作用 • 可配置成12脉波系统 • 不同型号变频器可共用直流母线
• 轮胎吊驱动系统的传统方案
• 直流输出容量受限 • 交流电源侧需要升压变压器 • 可控硅整流桥需要调试 • 单象限驱动，无回馈 • 需要配制动电阻／或馈电单元
• 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
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。
富凌共直流母线方案
富凌变频器共直流母线分析一、概述1.再生发电在机械系统中，因外力的作用，电机可能处于发电状态。
尤其是在多轴联动的机械系统中，特别是各轴之间由被加工材料相连接时，不同轴的电机则可能处于不同的运行状态。
某台电机可能是电动状态，某台则可能是发电状态。
电动状态运行的电动机将从其供电装置吸取电能，而发电状态的电动机将向其供电装置输出电能，这个能量也叫“再生能量”。
如图1电机力矩特性图所示，可以上看出上述这二种运行方式运行在不同的区域。
图1：电机图矩特性图当Nx>N0时，电机输出的力矩与运动方向相反了，输出力矩成为了制动力，阻碍电机速度继续上升。
如行车的主吊钩带负载下降时，就工作在这种状态。
这时候，电机的转速已经大于设定的同步转速，事实上电机是在被拖着走，电机处于发电状态，产生“再生能量”向电网回馈能量，由于回馈电势的频率与相位与电网不完全相同，所以在大多数情况下是不允许的。
2.变频器驱动变频器驱动的电机，如电机处于再生发电状态，再生能量被变频器吸收反馈到变频器的电解电容中，使变频器中的直流母线电压升高，导致变频器跳保护乃致IGBT损坏。
解决问题方法是，变频器配置制动单元和制动电阻，使“再生能量”在制动电阻上以高频脉冲方式转换成热能被消耗掉，最终保持母线电压的平衡。
3.变频器的共直流母线在工业上的并列变频器驱动的传动系统中，变频器的共直流母线方案能够降低在设备购买、调试运行和日常维护上的成本。
富凌变频器共直流母线系统在不锈钢带连轧机、离心机、化纤设备上都有成熟的应用。
二、变频器的共直流母线分析1.变频器共直流母线的特点变频器共直流母线方案的特点为电动和发电状态的能量互享，即当系统中的任何一台电动机处于发电状态时，其所反馈到直流母线中的能量可以被其他处于电动状态的电动机吸收利用，从而最终避免传统的能耗电阻制动方式。
在这种情况下，发电状态的电动机能部分或全部提供系统中电动状态所需要的能量，以达到节能效果。
共直流母线
共直流母线一、设计共直流母线方案的原因：在同一个电力拖动系统中的一个或多个传动有时会发生从电机端发电得到的能量反馈到传动的变频器中来，这种现象叫“再生能量”。
这种情况一般发生在电机被拖着走的时候（也就是被一个远远高于设定值的速度拖动的时候），或者是当传动电机发生制动以提供足够的张力的时候（如放卷系统中的传动电机）。
传统意义上的PWM变频器并没有设计使再生能量反馈到三相电源的功能，因此所有变频器从电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。
如果变频器配备制动单元和制动电阻，变频器就可以通过短时间接通电阻，使电能以热方式消耗掉。
当然只要充分考虑到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来设计合适的制动单元，并以连续的方式消耗电能，最终能够保持母线电压的平衡。
这种制动单元的工作方式其实就是消耗能量的一种。
可以设计既能保持母线电压恒定，且能利用回馈能量的装置，共直流母线可以实现这个功能。
二、目的和基本原理：如果有多个传动变频器通过直流母线互连的话（连接方式见下图一），一个或多个电机产生的再生能量就可以被其他电机以电动的方式消耗吸收了。
节能效果显著。
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。
在这种方式下，如果还需要一个更快刹车或紧急停止的状态的话，那就需要再加上一个一定容量的制动单元和制动电阻以便在非常时刻起作用。
当然变频器配置能量回馈装置就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。
说到共直流母线，得先了解变频器整流逆变各个部分怎么工作：下图一左半部分交直回路为不可控整流桥，采用电压源控制方式;中间直流环节用大容量电容构成直流电压源，当然直流母线两侧配置制动单元;右半部分为驱动控制逆变装置。
三、共直流母线存在的问题及难点:实际的生产活动中，多台变频器联机实现的生产装配线，有的电机是处于电动状态，需要消耗变频器经整流桥提供的直流电源；有的电机处于发电状态，比如放卷系统中的传动电机，电梯下落减速过程等，那么回馈能量经逆变器回到母线上。
“一拖多”共直流母线调控技术与应用
随着油田更新井数、加密井数逐渐增加，在布井方面逐步增加了丛式井组的数量，尤其在村屯、生产矿区、学校附近。
丛式井组处于同一平台，邻井之间井距一般在4~10m，具有井与井之间的距离较近的特点，某开采区块丛式井组以井数为2口井的居多，占丛式井组的55.7%，而4口井以上的丛式井组的井数占丛式井数的39.9%，仍沿用“一变一井”的生产模式，存在着能耗高、效率低的问题。
针对上述问题，采用了“一拖多”共直流母线调控技术，以丛式井组为中心与周围井距较近的抽油机井组成一个井组，采用单井间错峰运行，即可以实现不同井产生的能量随机回馈群控，单井又可以独立控制，具有减少变压器容量、无级调速、抑“一拖多”共直流母线调控技术与应用杨巍李世勇（大庆油田有限责任公司第四采油厂）摘要：针对丛式井组的常规游梁式抽油机井之间井距较近的特点，开展了“一拖多”共直流母线调控技术与应用，以丛式井组为中心与周围井距较近的抽油机井组成一个井组，应用一变多井耦合式单井智能调速装置，将抽油机井传统的“一变一井”配电模式改变为“一变多井”配电模式，通过智能控制单元控制终端单井错峰运行，确保母线电压相对稳定，具有直流母线电压输送平稳、变压器容量减少、馈能合理利用、单井工况变频调速的技术优势，累计应用28个井组166口井，平均有功节能率达到了13.24%，年节电能力达到11.26×104kWh，实现了以井组为单元的节能效果提高。
关键词：直流母线；丛式井组；抽油机DOI :10.3969/j.issn.2095-1493.2023.03.008Regulation technology and application of “one-to-many ”common DC bus YANG Wei，LI ShiyongNo.4Oil Production Plant of Daqing Oilfield Co ．，Ltd ．Abstract：In view of the fact that the distance between conventional beam pumping wells in cluster well group is close，the regulation technology and application of “one-to-many”common DC bus are carried out．The surrounding oil pumping wells in close proximity to each other is formed a well group，applying the intelligent adjustable speed device of a single variable multi-well coupled single well that is changed the traditional “one to one”distribution model for oil pumping wells to a “one to many”power distribution model．Through intelligent control units to control the staggered opera-tion of terminal single well，make sure that the bus voltage is relatively stable with the technical advan-tages of smooth DC bus voltage transmission，transformer capacity reduction，reasonable use of feeder energy，single well working conditions of frequency conversion speed regulation．With a cumulative application of 166wells in 28well groups，the rate of energy conservation is 13.24%on average and the capacity of annual electricity saving is 11.26×104kWh，which achieves the improvement of the energy efficiency based on the units of well groups ．Keywords：common DC bus；cluster well group；oil pumping unit第一作者简介：杨巍，工程师，2009年毕业黑龙江科技大学（电气工程及其自动化专业），从事采油工程专业，158****3423，************************.cn，黑龙江省大庆市大庆油田第四采油厂工艺研究所，163511。
直流微电网的10大应用场景及共直流母线技术
直流微电网的10大应用场景及共直流母线技术【第44期】直流微电网共直流母线技术及应用文章大纲•直流应用的变化和趋势•直流的优势•直流微电网中的共直流母线技术•直流微电网的应用场景提示：文末有回听通道哦~1直流应用的变化和趋势一百年前爱迪生直流电和尼古拉·特斯拉交流电的技术线路之争中，特斯拉的交流电占据了一百年时间里绝大部分市场份额，几乎成为电力输送的代名词。
但事实颠覆了大家的直观感觉，在实际用电设备的最终环节大部分都是直流，因为直流电源系统可靠性较高、电压平稳，抗干扰性能好，直流开关电源效率也高于交流UPS，直流电压低可以很容易实现电池的较长后备时间，也较容易实现不间断供电。
而当年的技术条件有限，交流变压器很快被研发出来，而直流变压器迟迟未被开发，没有直流变压器，就无法升高电压、减小电流和损耗，将电输送至千家万户。
如今，随着电力电子技术的不断发展，直流电发展的关键问题被解决，伴随着新能源的爆发，直流有了明显的优势以及更好的发展路径。
可以从以下三方面来看：①负荷端一是数字社会，如腾讯这种创新型企业，当100万台服务器运作时，其能源消耗已占到所有支出中最大比重，其数据中心的负荷是直流的；二是交通电气化，无论天上飞的、路上走的还是水里游的交通工具都有电气化趋势，如美国的燃料电池飞机、特斯拉/蔚来的电动汽车，都是较典型的电气化交通工具，其复合也是直流的。
这两个是负荷端最大、最主流的变化。
②发电端以化石能源为主要结构能源供给形势已经不能满足需求，必须寻求新的能源结构。
而光伏发电、燃料电池、生物质能等各种各样的新发电形式，绝大部分都是直流。
③储能端由于发电端的新能源形式大多不稳定，所以需要配置储能，而储能大多数为直流，如说锂电池、铅炭电池、超级电容等储能设备都是直流。
从负荷端、发电端、储能端三方面都可以看出直流地位越来越显著。
2直流的优势从技术上说，交流电有幅值、频率、相位三个量需要控制，而直流电只需要控制电压幅值，更加简单稳定，且实际用电设备的最终环节大多是直流的。
共用直流母线原理
共用直流母线原理The principle of sharing a common DC bus is a critical aspect of power distribution and management in electrical systems. 共用直流母线的原理是电力系统中电力分配和管理的关键方面。
It involves the sharing of a single DC bus among multiple loads or sources, which brings about numerous benefits in terms of cost-effectiveness, efficiency, and flexibility. 它涉及在多个负载或源之间共享单个直流母线，这在成本效益、效率和灵活性方面带来了许多好处。
By understanding the principles and applications of a shared DC bus, engineers and system designers can optimize the performance and reliability of their electrical systems. 通过理解共用直流母线的原理和应用，工程师和系统设计师可以优化其电气系统的性能和可靠性。
This article will explore the concept of a shared DC bus from different perspectives, including its benefits, challenges, applications, and future developments. 本文将从不同的角度探讨共用直流母线的概念，包括其优点、挑战、应用和未来发展。
One of the key benefits of a shared DC bus is its ability to improve overall system efficiency. 共用直流母线的一个关键优点是它能够提高整个系统的效率。
共直流母线技术在浆纱机上的应用
收 稿 日期 ：０ ８— ９— １ ２０ ０ ２
作者简介 ： 生（９ ３ ， 河 南项城人 ， 赵春 １７ 一） 男， 讲师 ， 硕士 ， 主要从 事新 型纺织机 电技术研究
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１ ８・
河南工程 学院学报 （ 自然科 学版）
２ｏ ０ ８年
变频器 ： 主要 包括 整流器 、 中间直流 电路 和逆变
第２ ０卷 第 ４期
２０ ０ ８年 １ ２月
河 南工程 学院学报 （ 然科学版） 自
Ｊ ＯＵＲ ＮＡＬ ＯＦ ＨＥＮ ＡＮ ＮＳ ｒ ＵＴ ＧＩ ＥＲ ＮＧ Ｉ Ｔ ｒ Ｅ ＯＦ ＥＮ ＮＥ Ｉ
Ｖｏ． ０， ｏ ４ １２ Ｎ ． Ｄｅ ． ０ ８ Ｃ２ ０
共 直 流 母 线 技 术 在 浆 纱 机 上 的应 用
机交 流调 速 系统 中 ， 用 单 独 的公 共 制 动 单 元 和 制 采 动 电阻 ， 调速用 变频 器直 接挂 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 ， 量 通 过母 线 及 回馈 装 置 直 能
元等 ．
生变频器烧毁 、 停机等现象 ， 直接影 响正常生产． 这
是 由于 在变频 调速 时 ， 电动 机 进 人发 电制 动 状 态 当
的瞬间 ， 变频器整流桥两端直流电压上升 ， 从而产生
“ 升 电压 ”使 滤波 电容 烧毁 ． 泵 ，
一
种趋势是浆纱机变频传动采用共直流母线供
电方式协 调各部 分 控 制 ． 直 流母 线 技 术 是 在 多 电 共
利用 ， 从而避免了传统的能耗电阻制动方式． 在这种
情况 下 ， 电状 态 的 电动 机 能 部分 或 全 部 提供 系统 发
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。
变频器共直流母线系统专题讨论
一、共直流母线拓扑结构介绍
共直流母线系统优点： 也可以由直流电源直接供电，减少车间电网布线，例如蓄 电池备用电能够方便地接入。 即使没有能量回馈，由于多个变频器的工作状态可能分别 处于电动耗电和制动发电状态，变频器之间可以交换能量 。这样减少了在制动电阻上消耗的能量，也使得制动电阻 的功率和体积大大减小。 整个传动系统的元器件数量大大减少，工作效率和设备的 可靠性可大大提高，结构也更加紧凑。
一、共直流母线拓扑结构介绍
共直流母线系统的难点： 直流环节是变频器的心脏，直流母线电压抑制技 术也是在不断研究和改进的过程中，众多逆变器 的直流环节并联在一起，除了要解决正常工作状 态启动时和负载突变时要防止母线上的过冲电流 和电压外，还要考虑主回路器件故障情况下如何 避免事故扩大。 由于公共直流母线方案存在着增加系统故障和出 现故障扩大的隐患。如何低成本地解决这个问题 是进一步推广公共直流母线方案的关键。
三、纯硬件能量回馈单元控制原理
纯硬件能量回馈单元实物照片
回馈单元回控制回1.JPG 回馈单元回控制回.JPG 回馈单元回控制回2.JPG
PWM占空比变化波形
ACDSee BMP 图图
ACDSee BMP 图图
上电前逆变器输出接地检测电路
（+）
Q11Байду номын сангаас
Q13
Q15
+ R70 PTC B758 R85 PTC B758 R86 PTC B758
t
t
t
R
S +
T
Q14
Q16
Q12
（（）
三、纯硬件能量回馈单元控制原理
1、电网相电压采样部分：采样幅值、相位。 2、回馈电流值的给定部分：交流电压先整流，经过 与母线电压大小关联的PWM调制后作为回馈电流 的给定值，即母线电压越高，则PWM信号的占空 比越大，回馈电流给定值就越大。 3、回馈电流反馈信号采样：通过电流传感器 4、输出部分的滤波：减少谐波对电网的干扰 5、样机照片
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。
蓝海华腾 共直流母线方案
蓝海华腾V5-H变频器四连轧改造方案一．序言由于四台轧机的速度不同，并且每台轧机输出力矩也不一定相同，这就造成了每台电机的工作状态不同，有的电机处于发电机状态，有的电机是正常的电动状态。
处于发电状态的电机反向给变频器充电，造成变频器母线电压升高，为了平衡母线电压的升高，变频器内部软件会适当的进行调节，调节的结果是电压降低，电机电流同时会升高，有可能造成变频器过流或者过压报警，造成设备无法正常工作。
为了解决这种问题：第一，选择变频器时选择蓝海华腾矢量高性能变频器，同时功率尽量放大一档来选型。
第二，为了平衡母线电压升高造成的过有几种方法1.选择每台选择制动单元和制动电阻2.选择共直流母线的方法。
3.加能量回馈装置。
最经济的方式是选择共直流母线。
二．共母线应用主要要素1.共母线方案适用场合并非所有变频器都适合将母线电压连接在一起进行共母线应用，只有所驱动的负载电机存在频繁的电动和发电交替工作工况变频器组成的电气传动系统才应当考虑共母线应用。
2.共母线应用注意事项（1）变频器母线连接接线问题对于多台变频器共直流母线系统中,母线之间连接通过保险丝保护是非常重要的。
当共母线中的一台变频器功率器件发生短路击穿等损坏时，其它变频器母线能量全部通过损坏的变频器泄放，可能超出单台变频器故障电流处理能力，导致出现安全事故。
在母线分别串联保险丝，可以有效的防止故障进一步扩大，保证共母线应用的安全性。
保险丝的额定电压应选取700VDC以上，保险丝的额定电流根据所连接的变频器额定输出电流确定。
（2）对于多台变频器共直流母线系统中，母线之间连接通过接触器控制是非常重要的。
当某台变频器需要切入到共母线系统时，为不影响共直流母线的其它变频器正常工作，必须考虑变频器母线连接时的控制时序，选择适当时机将变频器接入共直流母线系统。
当共直流母线系统中某台变频器由于需要替换、检修或损坏时，为不影响共直流母线系统中的其它变频器正常工作，必须考虑单台变频器从共母线系统中如何断开的问题。
共用直流母线光储充一体化系统通用要求
共用直流母线光储充一体化系统通用要求共用直流母线光储充一体化系统是一种新型的储能技术，在未来的能源转型中具有广阔的发展前景。
为推进技术的实际应用，制定通用要求对于保障系统的可靠性、安全性、稳定性以及兼容性具有重要的意义。
一、系统的基本架构共用直流母线光储充一体化系统由光伏发电组件、储能设备、充电器、直流母线等组成，其中：1.光伏发电组件应该能够充分利用太阳能，稳定输出直流电；2.储能设备能够根据需求进行储能和释能，保证系统的供电稳定性；3.充电器应该能够对电池进行快速充电，同时防止电池的过充与过放。
4.直流母线应该能够在系统内稳定输送直流电，同时保证系统的接口兼容性。
二、性能指标1.系统的效率要求高，应保证光伏发电组件的转化效率和储能设备的转换效率都要高于80%以上。
2.系统的充电时间应遵循快充原则，当电池电量低于1/3时，充电时间不应超过90分钟。
3.系统的储能能力应满足日常用电需求，能够实现24小时常规供电，前提是受到光伏发电组件的有效充电。
4.系统的兼容性应考虑兼容市场上主流充电标准及不同的光伏组件系统，应满足不同电源搭配、互换的需求。
三、安全要求1.光伏发电组件光电转换过程应符合国家安全标准，充满电之后应停止输出电能。
2.充电过程应符合国家安全标准，自动保护机构应及时发现和解决充电中的安全问题。
3.对人体和环境的安全应进行有效的保护措施，避免发生爆炸和火灾等意外事件。
4.系统的运行应满足相应的安全标准，应进行漏电保护、防雷等安全措施。
四、稳定性要求1.光伏发电组件的额定输出电压、峰值功率及其输出应符合原设计标准，稳定性应在光强变化范围内具有良好的稳定性。
2.充电器应能根据电池的状态自动调节充放电电流，保证系统的稳定性和安全性。
3.储能设备的稳定性应满足电量变化时输出电压的稳定性，保持储能设备的长期性能不发生耗损。
五、环境友好性要求1.系统的使用不应对环境造成不良的影响，不应排放有毒有害物质。
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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
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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
共直流母线系统的缺点
需要更多的设计工作 直流熔断器比较昂贵 大的公共直流电容器 变频器不易和系统隔离
方案3---单象限全控整流
单象限全控整流驱动器
+DC
熔断器
熔断器
熔断器
熔断器
-DC
断路器
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
应电机
方案3特点
使用可控硅整流桥为直流供电单元 直流电压可控,起到预充电的作用 可配置成12脉波系统 不同型号变频器可共用直流母线 轮胎吊驱动系统的传统方案 直流输出容量受限 交流电源侧需要升压变压器 可控硅整流桥需要调试 单象限驱动,无回馈 需要配制动电阻/或馈电单元
方案4---四象限全控整流
方案4特点
四象限整流,实现再生回馈 直流电压可控,起到预充电作用 可配置12脉波系统 不同型号变频器可共用直流母线
再生容量冗余过大 直流输出容量受限 需要变压器 MentorII调试 不能取消预充电
方案5---12脉波可控硅整流
特点: 12脉波整流,无5次即7次谐波
设计考虑
要求把能量回馈到电网中. 要求安全制动 电源谐波限制 使用标准/商业器件 是否连接到母线的所有变频器都有或都可以有同样的额定值/功率 / 电路设计. 从系统中获取的最大连续电流和变频器的额定值有关 直流母线软启动/充电电路位于变频器内部
方案1---交流供电及直流并联
断路器
断路器
断路器
断路器
熔断器
熔断器
熔断器
熔断器
变频器
变频器 +DC -DC
变频器 +DC -DC
变频器 +DC -DC 制动电阻
交流感应电机
交流感应电机
交流感应电机
交流感应电机
方案1---交流供电直流并联
驱动器采用常规交流供电,无需额外的整流单元 驱动器直流侧并接在一起,实现驱动器之间的能量传递 生产线辊道电机变频驱动系统 当发电能量高于电动能量时,仍然需要能耗制动方式,消耗多余能量 多余能量无法将能量回送至电网 常规6脉波整流,5,7次谐波较高,无法配置12脉波系统 只允许同规格驱动器直流并接 需要配制动电阻