变频器回馈制动
回馈制动在变频器中的应用
Ｔ ｃ ｎｉ ＩＣｏ ｍ Ｕ ｃ ｉ ｓ ｅ ｌ ｈ ｃａ ｍ ｎｉａｔ ｏｎ
（ 动 化 技 术 与 应 用 》２ ０年第 ２ （ 自 ０１ ９卷第 ６期
回馈 制 动 在 变 频 器 中 的 应 用
贺宝 山
（ 山不锈 钢有限责任公 司 自动 化部 ｌ ８ 唐 ５ ０电修车 间 ， 河北 唐 山 ０ ３ ０ ） ６ １ ０
一
由于变频 器有 中间储 能环节 ， 储 能是有 限 的 ， 电机 其 故
发 电状 态 时对 变频 器有 较大 的威 胁 。变 频器 在 处理 电 机 的再生 发 电时 ， 多 种制 动方 法 ， 能 耗制 动 、储 能 有 如
制动 、 回馈 制动等 。对 能耗制 动方法 ， 电机 发 出的 电会
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｉ ｈ ｓａ ｔ ｌ ， ｈ ｙ ｈ ｗ ｏ ｍ ａ ｅ ｔ ｅ ｆ ｅ ｂ ｃ ｒ ｋ ｏ ｒ ｅ ｉ ｉ ｃ ｓ ｅ ｎ ｅ ｋ ｙ ｔ ｃ ｎ ｏ ｙ ｉ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ Ｔｈ ｓ ｒ ｃ ： ｎ ｔ ｉ ｒｉ ｅ ｔ ｅ ｗａ ｏ ｔ ｋ ｅ ｄ ａ ｋ ｂ ａ ｅ ｃ ｍｅ ｔ ｕ ｓｄ ｓ ｕ ｓ ｄ ａ ｄ ｔ ｅ ｅ ｈ ｏｌ ｇ ｓｉ ｔｏ ｕ ｅ ． ｅ ｃ ｈ ｈ ａ ｐ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｅ ｄ ａ ｋ ｂ ａ ｅ ｍ ａ ｅ ｇ ｏ ｆｅ ｔｉ ｈ ｉ ｄ ｏ ｏ ｌ ｒｌ ａ ｅ ａ ｓ ｕ ｅ ． ｐ ｌｃ ｔ ｆｆ ｅ ｂ ｃ ｒ ｋ ｋ ｏ ｄ ｅ ｃ ｎ ｔ ｅ ｋ ｎ ｆｒ ｌｅ ｏ ｄ ｄ ｔ ｎ ｄ ｃ ｒ ｏ ｒ Ｋｅ ｒ ｓ ｅ ｄ ａ ｋ ｂ ａ ｅ ｔａ ｓ ｕ ｅ ｙ ｗｏ ｄ ：ｆ ｅ ｂ ｃ ｒ ｋ ； ｒ ｎ ｄ ｃ ｒ
摘 要： 本文讨论 ｒ实现回馈制动的方法 ， 介绍 了其 中关键技术 ， 刚馈制动朋到辊道类 负载变频器上取得 了很好的效果 。 关键字 ：ｎ 『馈制动 ； １ 变频器
变频器 刹车 原理
变频器刹车原理变频器刹车原理解析1. 引言变频器刹车是现代工业领域中常见的一种控制方式，通过变频器来实现刹车控制，具有调速、刹车平稳、精确控制等优势。
本文将为您介绍变频器刹车的原理及其相关知识。
2. 变频器介绍定义变频器是一种可以改变电机运行频率和电压的电力传动装置，通过改变电机的输入电压和频率，控制电机的转速。
它通常由整流器、PWM逆变器以及控制电路等部件组成。
作用变频器广泛应用于工业生产中的电动机控制中，可以实现电机的调速、刹车控制等功能。
3. 变频器刹车原理刹车类型变频器刹车可以分为电阻刹车、再生刹车和电流回馈刹车三种类型。
电阻刹车原理电阻刹车是通过将电流通过外接的电阻，使电机产生高阻力，从而达到刹车效果。
当发生刹车时，变频器会控制电机的输出频率逐渐降低，同时提高外接电阻的电阻值，使电流通过电阻消耗能量，从而实现刹车。
再生刹车原理再生刹车是利用电机的自感性质，在刹车时通过变频器改变电机的输入电压和频率，使电机产生反向电动势，将能量反馈到供电系统中，实现刹车效果。
再生刹车可以将电能转化为可再利用的能源，提高能源利用效率。
电流回馈刹车原理电流回馈刹车是通过变频器将制动时产生的电能反馈到电网中，实现刹车效果。
当电机刹车时，变频器会将产生的电能通过逆变器转化为直流电能，并反馈到电网中，使电网系统中的电能得到再利用。
4. 变频器刹车的优势刹车平稳性变频器刹车采用电子控制方式，可以实现刹车过程的平稳控制，避免了传统机械刹车的冲击和损坏。
刹车精确性变频器刹车可以通过控制电机的输出频率、电压和电流等参数，实现对刹车过程的精确控制，满足不同工况下的刹车需求。
节能效果再生刹车和电流回馈刹车可以将产生的能量反馈到电网中，提高能源利用效率，实现节能的目的。
5. 结论通过对变频器刹车原理的介绍，我们了解到变频器刹车可以通过不同的方式实现刹车控制，具有刹车平稳、精确控制、节能等优势。
在实际应用中，根据具体情况选择合适的刹车方式，可以提高工业生产的效率和质量。
一种能量回馈制动方式在变频器中的应用
理 ， 计 了 以 Ｄ Ｐ为 核 心 的 能 量 回馈 制 动装 置 的软 硬 件 。 实 现 了 能量 的 回馈 制 动 。 设 Ｓ
关键词 能量 回馈
中图法分类号
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文献标志码
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通用变 频系 统 由 于采 用 了不 可 控 整 流 ， 能量 只
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流 电 网侧 。 当直 流 母 线 电压 下 降 到 另 一 设 定 的关
图 １ 泵 升作用等值 电路
闭逆变器 工 作 电压 时 ， 闭有 源逆 变 装 置 ， 量 回 关 能 馈结 束 。
再生 发 电状 态 ， 差为 负 ， 管 反 电 势 多低 ， 个 续 滑 不 六
流二 极管 都 会 利 用 主 管 断 开 时 电机 漏 感 产 生 的 泵
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态时， 能量 由变 频 器 电 机 侧 流 回直 流 侧 ， 致 直 流 导
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侧泵 升 电压 升 高 。 当直 流 母 线 电压 超 过 电 网 线 电
压峰 值后 ， 流 桥 由 于 承 受 反 压 而 关 断 ； 直 流母 整 当
Ａ —— ， — ——
回馈变频器直流侧。图 １ 所示为二极管续流时的等
四象限矢量变频器的能量回馈制动原理
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%，经济效益较大，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，这样节电效果明显，按运行的工况条件不同，平均约有20%的节电效果。
四象限矢量变频器的能量回馈制动的特点
（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%，热损小，仅为能耗的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，供给其它设备使用。
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。
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变频器能量回馈解决方法
4.1主回路原理
主回路原理图如图4所示。
整流部分采用普通的不可控整流桥进行整流（如图中的VD1——VD6组成），滤波回路采用通用的电解电容（图中C1、C2），延时回路采用接触器或可控硅都行（图中Ｔ1）。充电、反馈回路由功率模块IGBT（图中VT1、VT2）、充电、反馈电抗器L及大电解电容Ｃ（容量约零点几法，可根据变频器所在的工况系统决定）组成。逆变部分由功率模块IGBT组成（如图VT5—VT10）。保护回路，由IGBT、功率电阻组成。
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。它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，从而实现制动如图2所示。
回馈制动的优点是能四象限运行,如图3所示，电能回馈提高了系统的效率。其缺点是：(1)、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%），才可以采用这种回馈制动方式。因为在发电制动运行时，电网电压故障时间大于2ms，则可能发生换相失败，损坏器件。(2)、在回馈时，对电网有谐波污染。(3)、控制复杂，成本较高。
4.4系统难点
(1)电抗器的选取
(a)、我们考虑到工况的特殊性，假设系统出现某种故障，导致电机所载的位能负载自由加速下落，这时电机处于一种发电运行状态，
再生能量通过六个续流二极管回送至直流回路，致使νd升高，很快使变频器处于充电状态，这时的电流会很大。所以所选取电抗器线径要大到能通过此时的电流。
(2) 电动机电动运行状态
当CPU发现系统不再充电时，则对VT3进行脉冲导通，使得在电抗器L上行成了一个瞬时左正右负的电压（如图标识），再加上电解电容C上的电压就能实现从电容到直流回路的能量反馈过程。CPU通过对电解电容C上的电压和直流回路的电压的检测，控制VT3的开关频率以及占空比,从而控制反馈电流，确保直流回路电压νd不出现过高。
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。
变频器能量回馈单元工作原理
变频器能量回馈单元工作原理变频器，听起来是不是有点高大上？其实，它就像是咱们日常生活中的调音师，把电机的速度调得恰到好处。
而今天，我们要聊的就是“能量回馈单元”，这可真是变频器中的小精灵，能让我们省不少电呢！接下来，咱们就一起揭开这个小精灵的神秘面纱，看看它是怎么运作的。
1. 能量回馈单元是什么1.1 小知识：什么是能量回馈单元？简单来说，能量回馈单元就是一种能把电机在工作中多余的能量回收利用的装置。
想象一下，你骑自行车下坡的时候，不小心踩到了刹车，这时候车子会慢下来，但如果你能把这股能量存起来，再用在上坡时，那可真是省钱又省力，咱们的变频器就是这么聪明，能把电能“存储”起来，等着用的时候再给你派上用场。
1.2 工作原理：这家伙到底怎么工作的？能量回馈单元的工作原理其实不复杂。
它的主要任务就是把电机在减速或者制动时产生的能量转化为电能，存储起来，等到需要的时候再释放出来。
就像把你吃剩的蛋糕放进冰箱里，留着下次慢慢享用一样，既实用又节省。
2. 能量回馈的好处2.1 省电省钱，真香！咱们都知道，电费涨得飞起，能省一点是一点。
而变频器的能量回馈单元就能把那些“浪费”的电能回收利用，反正闲着也是闲着，何乐而不为呢？这些回收的电能不仅可以供给电机本身，甚至还可以反哺到电网中去，真是个一举两得的好办法。
2.2 延长设备寿命，稳稳的幸福！除了省电，能量回馈单元还能帮助延长设备的使用寿命。
因为电机在减速和制动时，能量回馈单元的工作可以有效减少电机的热量积累。
想象一下，机器也像人一样，时不时放松一下，避免过度劳累，那可真是“宁可养兵千日，不可用兵一时”呀！3. 应用场景3.1 工业领域：默默奉献的英雄在很多工业领域，变频器的能量回馈单元发挥着不可或缺的作用。
比如在一些传送带、升降机或者电梯的工作中，频繁的启停导致大量能量的浪费，这时候就得靠它们来“捡漏”。
想象一下，每次电梯上下，能量回馈单元都在默默为你省电，真是无声的英雄。
变频器回馈制动原理
变频器回馈制动原理变频器回馈制动是一种常见的制动方式，它通过利用变频器的特性来实现制动效果。
在本文中，我们将详细介绍变频器回馈制动的原理和工作过程。
让我们了解一下变频器的基本原理。
变频器是一种电力调节设备，用于控制交流电机的转速和转矩。
它通过改变电源频率和电压来控制电机的运行状态。
变频器由整流器、滤波器、逆变器和控制电路等组成。
在正常运行情况下，变频器将电能转换为机械能，从而驱动电机运转。
然而，在某些情况下，我们需要对电机进行制动，以便快速停止或减速。
这时，变频器回馈制动就发挥了重要作用。
变频器回馈制动的原理是利用电机的反电动势来实现制动效果。
当电机在运行时，它会产生一个反电动势，这是由于电机的旋转运动产生的感应电动势。
反电动势的大小与电机的转速成正比。
在变频器回馈制动中，当我们需要制动电机时，变频器会改变输出频率和电压的波形，使其与电机产生的反电动势波形相反。
这样，反电动势和变频器输出波形之间会产生一个差值，导致电机受到制动力矩的作用，从而减速或停止。
具体来说，变频器回馈制动可以分为两个阶段：制动准备阶段和制动执行阶段。
在制动准备阶段，变频器会检测电机的转速，并根据设定的制动要求计算出制动力矩。
然后，变频器会调整输出频率和电压的波形，使其与电机的反电动势波形相反。
在制动执行阶段，变频器将调整后的波形输出给电机，从而产生制动力矩。
这个制动力矩会逐渐减小电机的转速，直到电机停止或达到设定的减速要求。
需要注意的是，变频器回馈制动具有一定的局限性。
首先，制动效果受到电机的特性和负载情况的影响。
其次，制动过程中会产生一定的能量损耗，需要考虑能量回收和散热等问题。
总结起来，变频器回馈制动是一种利用电机的反电动势来实现制动效果的方法。
通过调整变频器的输出波形，可以产生制动力矩，从而减速或停止电机的运动。
然而，制动效果受到多种因素的影响，需要根据实际情况进行调整和优化。
希望本文对您理解变频器回馈制动的原理有所帮助。
变频器-变频器能量回馈是什么？
变频器-变频器能量回馈是什么？导语：通用变频器能量回馈的实现方法是在通用变频器前级不控整流处反并联三相逆变器将再生能量馈送电网。
能量回馈装置的主电路主要由晶闸管、IGBT及IPM模块等组成的逆变桥和一些外围电路组成。
能量回馈的本质是有源逆变，通用变频器能量回馈的实现方法是在通用变频器前级不控整流处反并联三相逆变器将再生能量馈送电网。
能量回馈装置的主电路主要由晶闸管、IGBT及IPM 模块等组成的逆变桥和一些外围电路组成。
逆变桥的输出端通过三个扼流电抗器与变频器输入端子R、S、T相连，输入端则通过隔离二极管接通用变频器的直流侧正端，以保障能量在“变频器一有源逆变桥-电网”方向上的单向流动。
扼流电抗器的作用是平衡压差、限流以及滤波，对再生能量回馈电网起关键作用。
系统的工作过程是：当电机运行时，有源逆变装置不工作，逆变器开关管全被封锁，处于关断状态;当电机处于再生发电状态时，能量由电机回馈电网，这时需启动有源逆变装置工作。
能量回馈时启动有源逆变装置是利用变频器直流侧电压Ud的大小来控制，其依据是当电机处于电动状态时，变频器直流侧电压基本保持恒定，当电机处于发电制动状态时，交流电动机的再生能量给变频器中间直流环节的储能电容充电，导致直流母线电压升高，只要检测出Ud的大小，就能判断出电动机的状态，从而控制有源逆变装置，实现能量回馈。
能量由电机回馈直流侧导致直流母线电压超过电网线电压峰值时，通用变频器整流桥由于承受反压而关断;当直流母线电压继续升高并超过启动有源逆变工作电压时，逆变器开始工作，将能量从直流侧回馈电网;当直流母线电压下降到关闭逆变器工作电压时，关闭有源逆变器。
通用变频器在通过采用有源逆变方式把电动机减速制动时产生的再生能量回馈到电网后，可以克服传统通用变频器采用制动电阻方式而产生的低效并难以满足快速制动和频繁正/反转的不足，使通用变频器可在四象限运行。
1)能量回馈控制系统一个完善的能量回馈控制系统应满足相位、电压、电流等三方面的控制条件，即要求回馈过程必须与电网相位保持同步关系，只有直流母线电压超过一定值时才启动有源逆变装置;系统应该能够控制回馈电流的大小，从而可以控制电机的制动转矩，实现精密制动。
回馈制动在抽油机变频器上的应用
回馈制动在抽油机变频器上的应用收藏此信息打印该信息添加：山东新风光电子科技发展有限公司周加胜来源：未知1 引言在油田的生产中，抽油机是很普遍、应用很广的设备，游梁式抽油机因其安装、调试方便，成本低，效率高，而普遍为大多数油田应用，在生产中占有较大的比重。
但是传统的抽油机采用工频控制、恒速运行。
而油田在开采过程中，根据油井含油量的多少，经常要调节冲次。
在油井的前期、中期、后期，含油量会有较大的不同，前期含油量丰富，要快抽，以提高产量;而后期含油量减少，要降低转速，采用缓抽。
而原来采用工频控制，恒速运行，要调节冲次，只能根据运行情况，更换皮带轮，而使运行速度发生变化，从而改变运行冲程。
但这种方式只能是有级调速，不能根据油量的多少随时、任意的平滑的调节转速。
而且这种方式每次都需要停井，不仅耽误生产，而且费时、费力，劳动强度大，更换次数也有限。
工频运行是全压启动，对电网、泵及机械部分冲击大，功率因数低，耗能严重，对电机保护不利，当出现沙卡、结蜡而负载重时，不能实施有效的保护，电机经常被烧毁。
随着科技的发展，变频器在调速、节能方面体现出的优势已为大家所普遍认同。
不但实现了软起、软停，而且可根据用户的需要，平滑的改变电机的转速，对抽油机的节能改造来说是很适用的。
但是由于抽油机是位能性负载，在平衡块下放(或驴头抬起时)，存在着再生发电状态(即所说的泵升电压)，其发出的电能通过逆变模块的续流二极管整流，倒灌回变频器的母线，严重时将会导致母线电压升高，使主电路器件(滤波电容、igbt 模块)过压损坏，因此必须对这部分能量进行处理。
原来生产的变频器，都是采用制动单元，用电阻耗能的方式将这部分能量消耗掉。
如图1所示：图1能耗制动这也起到了一定的效果。
2006年以前的抽油机变频改造都是采用的这种方式。
它实现了抽油机的软起、软停，随时、任意、平滑的调节电机的转速，从而调节了冲次，对于抽油机的节能改造起到了一定的作用。
得到了油田的一致认可。
变频器制动电阻选择
变频器制动电阻选择变频器的电气制动方法有三种：能耗制动，直流制动，回馈(再生)制动，其性能及特点如表所列。
变频器电气制动的性能和特点能耗制动≤80％加强式可达130％～350％消耗电阻上发热浪费差50kW一般要求的制动设备上，制动力矩不平衡有冲击，有低速爬行可能直流制动80％~100％动能变电能产生制动力矩浪费差50~100kW要求平稳无冲击，停车准确，如针织、缝纫、起重、提升；起动前先停车，如大型风机回馈(再生)制动80％~50％动能变电能回馈电网回收好＞100KW适用离心机、清冼机等，尤其高低速交差，正反转交替，高速与低速差值很大时，可四象限运转能耗制动一、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，不可能很快地停止，并产生反电动势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。
由于通常变频器是交－直－交主电路，AC／DC整流电路是不可逆的，因此，电动机产生的反电动势无法回馈到电网上去，结果造成主电路电容器两端电压升高(称泵升电压)。
当电压超过设定上限值电压700V时，制动回路导通，制动电阻流过电流，从而将电能变成热能消耗掉，电压随之下降，待到设定下限值(680V)时即断。
这就是制动单元的工作过程。
这种制动方法不可控，制动力矩有波动，但制动时间是可人为设定的。
能耗制动的技术性能见制动技术性能制动方式自动电压跟踪方式反应时间1ms以下有多种噪声电网电压300～460V．45～66Hz动作电压DC 700V，误差2V滞环电压20V制动力矩通常130％，最大150％保护过热，过电流，短路滤波器有噪声滤波器防护等级IP00二、制动电阻1．制动电阻计算方法(见表3—3)制动电阻计算方法制动转矩制动电阻90％R=780Ω／电动机kW100％R=700Ω／电动机kW110％R=650Ω／电动机kW120％R=600Ω／电动机kW注l.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.制动时间通过R的不同可人为选择；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，说明是阻值过大来不及放电，应减小电阻值。
变频器的制动方法
变频器的制动方法变频器的制动方法有直接制动和电抗制动两种。
直接制动是指通过直接给变频器加外电阻来实现制动，主要是通过改变电路的关联机构和电感电容比例关系，降低供电电压，从而实现电机的制动。
直接制动的方式简单，使用较为方便。
但是直接制动有很大的缺点，加入外电阻后，会消耗大量电能，造成能量的浪费。
并且，加入外电阻后，电机的旋转惯量会增大，由于能量传递时的损耗，所以实际效果并不理想。
直接制动主要适用于小功率、小惯量的电机。
电抗制动是变频器制动的一种高效且节能的方式。
电抗制动是通过给电机的转子绕组或者定子绕组加一定电抗，使电机的转速变慢，从而实现制动的目的。
电抗制动可以通过改变电感磁阻或者添加电感器的方式来实现。
电抗制动具有节能的优势，因为它并不会消耗大量的电能。
同时，电抗制动也可以实现快速制动，减小制动时间，提高设备的工作效率。
除了直接制动和电抗制动外，还有一些其他的制动方法可以应用于变频器。
1. 动能回馈制动：将电机转子或者定子的动能转化为电能并反馈到电网中。
通常通过电容或者电阻进行回馈。
2. 反电动势制动：利用电机的反电动势对电机进行制动。
通过改变电源的供电方式，使电机的反电动势提高，从而产生制动效果。
3. 电压调制制动：通过改变电压的调制周期和调制比例，使电机的转速降低，实现制动的目的。
这种制动方式适用于高功率和大惯量的电机。
4. 电流调制制动：通过改变电流的调制，使电机的制动力矩增加，从而实现制动的目的。
这种制动方式适用于小功率和小惯量的电机。
总的来说，变频器的制动方法有直接制动和电抗制动两种，其中电抗制动是最为常见的一种方式。
根据不同的需求和实际情况，可以选择合适的制动方式进行应用。
同时，制动方法的选择还需要考虑到能源的节约和高效利用的问题，以实现对设备的精确控制和优化运行。
变频器回馈制动
A、电动机从高速fH到低速fL减速过程时，频率可突减，但因电动机的机械惯性影响使转差S，电动机处于发电状态，这时的反电势E>U（端电压）。
B、从电动机在某一个fN运行,需要停车至fN=0,在这个过程电动机同样出现发电运行状态,这进反动势E>U端电压.
C、位能(或势能)负载,如起重机吊了重物下降时,出现实际转速n>n0同步转速,这时也出现电动机发电运行状态,当然E>U是必然的.
三、回馈制动原理：
众所周知,一般通用变压器其桥式整流电路是三相不可控的即AC/DC,因此无法实现直流回路与电源间双向能量传递,一种最有效的办法是采用有源逆变技术见图6,即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见图7,从而实现制动,从图7可知它采用了电流追踪型PWM整流器组成方式,这样应容易实现功率的双向流动,且具有很快的动态响应速度,同时这样的拓补结构使得我们能够完全能够完全控制交流电侧和直流侧之间的无功和有功的交换,且效率可高达97%,经济效益较大,热损耗为能耗制动的1%,现时不污染电网,所以特别适用于需要
变频器回馈制动变频器回馈制动，又称再生制动。
一、回馈制动概况ห้องสมุดไป่ตู้
当电动机功率较大（≥100KW以上），设备转动惯性GD2较大，且是反复短时连续工作制从高速到低速的降速幅度较大，且制动时间亦较短，在这样使用过程中，为减少制动过程的能量损耗，将动能变为电能回馈到电网去，以达到节能功效，只要使用能量回馈制动装置就可。
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 。
能量回馈制动变频器相关技术分析
设备 ， 因其能够改 善电机运行性能 ， 降低功耗 ， 提高系统效率 ， 在现代工业生产 中得 到了 Ｅ益广泛的应用 。但是通用 变频系 ｔ 统 由于采用 了不控整流 ， 能量只能单 向传 递 ， 在许多需要 四象 限运行 的场合 ， 异步电机实 际上 已成 为异 步发电机 ， 直流侧 在 电容上产生很高 的泵 升电压 ， 若不及 时释放 这部分能量 ， 势必
《 装备制造技术）ｏ ８ ＞ ｏ 年第 １ 期 ２ ２
能量 回馈制动变频器相关技术分 析
李 国萍
（ 廊坊师范学 院， 河北 廊坊 ０ ５ ０ ６ ０ ０）
摘要 ： 变频调速技术 由于将 电机的运行特性 由 自然特性 转变为人 工运行特性 ， 进而改善 了电机运行性 能， 在工业生产 中得到 了 日 广 益
器的主流 电路 ； 缺点是 ： 其 能量不 能双 向传 递 ， 特别 在应用 于 电机 调速时 ， 电机不 能做 四象限运 行 ， 制动时 回馈到直 流环节
的电能不但不能 回送到 电网 中去 ，而且必须设计一个 能量 消 耗 回路 把能量消耗掉 ， 以防止直 流电压过高 ， 导致 电路 中功率 开关管 的损坏 。同时 ， 如果 电网输 入电压不稳定 ， 将导致 中间 直流环 节不稳 定 ，进 而影 响逆 变 环节 。而将 不控 整 流改 为 Ｐ ＷＭ整 流器 ， 能够 克服上述 缺 点 ， 在异 步电机 处于 电动状态 时 ， 以改善变频器 的输人 电流 波形 ； 于再生 制动状态 时 ， 可 处 将再 生能量回馈到 电网。但 是它 的控制 复杂 ，成本也有所增 加， 主要应用在负载运行性能有严格要求 的场合 。 和矩阵变 它 换器 己经 有着 非常相似 的电路拓扑 。可 以借 鉴双变频器拓扑 结构体积较小 便于控制 的优 点 ，用全控 型电力电子器 件代替 通用变频 器的不控整流 二极 管 ，将能量 回馈 单元与通用变频 器融合到一起 ， 通过直 流母 线 电压 闭环 ， 而控制能量 回馈单 进 元， 实现能量回馈的 目的。
浅谈感应电动机回馈制动在变频器中的应用
浅谈感应电动机回馈制动在变频器中的应用感应电动机感应电动机，又称“异步电动机”，是将转子置于旋转磁场中，在旋转磁场的作用下，获得一个转动力矩，因而转子转动的装置。
转子是可转动的导体，通常多呈鼠笼状。
由电气工程师尼古拉·特斯拉于1887年发明。
词条介绍了感应电动机的概念、发明者、工作原理、基本结构、工作方式、制动方式、异步特征、规格以及故障检查。
通过定子产生的旋转磁场（其转速为同步转速n1）与转子绕组的相对运动，转子绕组切割磁感线产生感应电动势，从而使转子绕组中产生感应电流。
转子绕组中的感应电流与磁场作用，产生电磁转矩，使转子旋转。
由于当转子转速逐渐接近同步转速时，感应电流逐渐减小，所产生的电磁转矩也相应减小，当异步电动机工作在电动机状态时，转子转速小于同步转速。
为了描述转子转速n与同步转速n1之间的差别，引入转差率（slip）。
基本结构单相异步电机的基本结构单相异步电动机就是只需单相交流电源供电的电动机。
单相异步电动机由定子、转子、轴承、机壳、端盖等构成。
定子由机座和带绕组的铁心组成。
铁心由硅钢片冲槽叠压而成，槽内嵌装两套空间互隔90°电角度的主绕组（也称运行绕组）和辅绕组（也称起动绕组成副绕组）。
主绕组接交流电源，辅绕组串接离心开关S 或起动电容、运行电容等之后，再接入电源。
转子为笼型铸铝转子，它是将铁心叠压后用铝铸入铁心的槽中，并一起铸出端环，使转子导条短路成鼠笼型。
单相异步电动机又分为单相电阻起动异步电动机，单相电容起动异步电动机、单相电容运转异步电动机和单相双值电容异步电动机。
三相异步电机的基本结构三相异步电动机主要有由定子和转子，轴承组成。
定子主要由铁心，三相绕组，机座，端盖组成。
定子铁心一般由0.35~0.5毫米厚表面具有绝缘层的硅钢片冲制、叠压而成，在铁心的内圆冲有均匀分布的槽，用以嵌放定子绕组。
三相绕组由三个在空间互隔120°电角度、队称排列的结构完全相同绕组连接而成，这些绕组的各个线圈按一定规律分别嵌放在定子各槽内。
变频器的电气制动
变频器的电气制动电气制动概况众所周知变频器的电气制动方法有三种：能耗制动,直流制动,回馈〔再生制动,其性能及特点如下所列：制动方式制动力矩能量去路效果经济性适用功率适用场合及特点能耗制动≤80%加强式达130-350% 消耗电阻上发热浪费差50KW 一般要求的制动设备上制动力矩不平衡有冲击,有低速爬行可能直流制动80-100% 动能变电能产生制动力矩浪费差50-100KW 要求平稳无冲击,停车精确,例针织、缝纫、起重、提升机、启动前先停车,例大型风机回馈〔再生制动80-150% 动能变电能回馈电网回收好>100KW 适用离心机、清洗机等尤其高低速交叉,正反转交替高速与低速差值很大,并可四象限运转I、能耗制动1、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,但由于通常变频器是交—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.2、技术性能制动方式自动电压跟踪方式反映时间1ms以下有多种噪声电网电压300-460V,45-66Hz动作电压700V直流,误差2V滞环电压20V制动力巨通常130% ,最大150%保护过热,过电流,短路滤波器有噪声滤波器防护等级IPOO3、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.4、电阻功率计算方法:制动性质电阻功率一般负荷W<Kw>=电阻KWΧ10℅频繁制动〔1分钟5次以上W<Kw>=电阻KWΧ15℅长时间制动〔每次4分钟以上W<Kw>=电阻KWΧ20℅5、制动电路:对低压变频器来说其主电路模式几乎是统一的电压型,交--直--交电路,它由三相桥式整流,即AC/DC,滤波电路的电容器C1及C2,制动电路由晶体管T及电阻R8和二级管Z组成的主控电路,三相式逆变IGBT 组成为DC/AC,6、驱动电路介绍A大功率T：可用GTR或IGBT均可,其主要参数选择如下击穿电压UCEO=1000V即可集电极最大电流:按正常电压下,流经RB的电流二倍,即ICM≥2ΧUD/R 其它参数如放大倍数,开关时间等军无严格要求.B驱动电路—可用集成电路组成亦为可用分立元件组成图1,图中VD5-VD8上的电压将为GTR提供反向偏置,工作过程是,当光藕VL得到信号而导通时,则V1导通且饱和,V2随即导通V3截止,使GTR导通,既有制动电阻流经RB,当VL失去信号而截止时,V1截止,随即V2截止,V3导通,GTR因反向偏而截止,这样多次反复将动能变电能,消耗在制动电阻RB上,以发热方式损耗.C、工作信号的取出:一般均取直流电压作信号图2。
变频调速器回馈制动单元的设计
收稿日期:2001-05-08作者简介:张兴(1963-),博士生,副研究员,研究方向为电力电子与电力传动。
变频调速器回馈制动单元的设计张 兴(合肥工业大学能源研究所,安徽合肥230009)[摘 要] 针对变频调速器的快速制动要求,设计了一种基于PW M AC/DC 变换器控制的能量回馈制动装置,给出了相关的控制算法和参数设计,实验结果证明了本设计获得快速能量回馈特性的同时实现了网侧电流正弦化及单位功率因数。
[关键词] VVVF 逆变器;交流电动机;控制[中图分类号]TP271 4 [文献标识码]A [文章编号]1000-0682(2002)04-0015-04The design of an AC motor feed -brake device for the VVVF inverter s proper operationZHANG Xing(Energy Research Institute o f He fe i U ni versity o f Technology ,Anhui -He fe i 230009,China)Abstract:This paper presents the design of an AC motor feed -brake device controlled by a PW M AC/DC converter,which can be used together with a VVVF inverter to brake the AC motor fast.A ne w simple control strategy and c orresponding parameters are also proposed.To prove the effectiveness of the proposed control method,some experimented results are shown. Key words:VVVF inverter;AC motor;Cotrol1 引言随着电力传动及控制技术的发展,变频调速越来越广泛地应用于工农业各领域,很好地解决了交流电动机的调速问题。
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变频器回馈制动
变频器回馈制动，又称再生制动。
一、回馈制动概况：
当电动机功率较大（≥100KW以上），设备转动惯性GD2较大，且是反复短时连续工作制从高速到低速的降速幅度较大，且制动时间亦较短，在这样使用过程中，为减少制动过程的能量损耗，将动能变为电能回馈到电网去，以达到节能功效，只要使用能量回馈制动装置就可。
二、回馈制动条件：
A、电动机从高速fH到低速fL减速过程时，频率可突减，但因电动机的机械惯性影响使转差S，电动机处于发电状态，这时的反电势E>U （端电压）。
B、从电动机在某一个fN运行,需要停车至fN=0,在这个过程电动机同样出现发电运行状态,这进反动势E>U端电压.
C、位能(或势能)负载,如起重机吊了重物下降时,出现实际转速n>n0同步转速,这时也出现电动机发电运行状态,当然E>U是必然的.
三、回馈制动原理：
众所周知,一般通用变压器其桥式整流电路是三相不可控的即
AC/DC,因此无法实现直流回路与电源间双向能量传递,一种最有效的办法是采用有源逆变技术见图6, 即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见图7,从而实现制动,从图7可知它采用了电流追踪型PWM整流器组成方式,这样应容易实现功率的双向流动,且具有很快的动态响应速度,同时这样的拓补结构使得我们能够完全能够完全控制交流电侧和直流侧之间的无功和有功的交换,且效率可高达97%,经济效益较大,热损耗为能耗制动的1%,现时不污染电网,所以特别适用于需要
频繁制动的场合,电动机的功率亦较大,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.
四、技术性能:
制动方式双向自动电压跟踪控制方式
反应时间 1ms以下,有多重噪声过滤
允许电网电压 300-460VAC 45-66Hz
动作电压 700V DC 误差2V
滞环电压 20V
制动力矩 150%
回馈方式正弦波电流方式
电流畸度 5%以下
内置电抗器有
内置噪声滤波有
设计工作制长期
保护过热过电流短路
防护等级 IP00
五、回馈制动特点:
D、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需要.
E、回馈效率高可达97%,热损小,仅为能耗制动的1%.
F、功率因素≈1.
G、高次谐波电流较小,对电网的污染较小,具有绿色环保的美称.
H、节省投资,易于控制电源侧的谐波和无功分量.
I、在多电机传动中,每一单机的再生能量可以等到充分利用.
J、具有较大的节电效果(与电动机的功率大小,及运行工况状况等有关).
六、主要应用场合:
能量回馈装置系统具有的优越性,远胜过能耗制动和直流制动,所以近年来不少使用单位结合使用设备的特点,纷纷提出要求配备能量回馈装置的要求,国外也仅有ABB、西门子、富士、安川、芬兰Vacon等少数不多的公司能提供产品,国内几乎空白,而深圳加能电子公司采用加拿大技术,近年来生产的专门从事变频制动装置制造各应用,还有深圳英威腾电气有限公司亦生产能耗制动及回馈制动,这样为广大用户提供极大的使用方便,具体用在以下行业的设备上,在使用中更为迫切.例如”
A、制药厂内的葡萄糖结晶用的高速分离机.
B、民用食糖----砂糖结晶用的高速分离机.
C、涂料厂用的涂料混合机、搅拌机.
D、塑料厂用的染色机、配料机、混合机.
E、洗涤厂用的中大型清洗机、脱水机、甩干机.
F、酒店、宾馆、洗衣店用的洗衣、床单等清洗机.
G、各专业离心机械厂中的高速离心机、分离机.
H、各种倾倒设备如转炉、钢水包等.
I、起重机械如桥式.塔式.门吊起重主吊钩,当重物下降时的运转状态/
J、一切高承载的输送带
K、矿井中的吊笼(载人或装料),斜井矿车.
L、各种闸门的启用装置.
M、造纸的纸辊电机、化纤机械的牵伸机.
不少的生产机械在运行过程中需要快速地减速或停车，而有些设备在生产中要求保持若干台设备前后一定的转速差或者拉伸率，这时就会产生发电制动的问题，使电机运行在第二或第四象限。
然而在实际应用中，由于大多通用变频器都采用电压源的控制方式，其中间直流环节有大电容钳制着电压，使之不能迅速反向，另外交直回路又通常采用不可控整流桥，不能使电流反向，因此要实现回馈制动和四象限运行就比较困难。
对于负载处于发电制动状态中必须采取必需的措施处理这部分再生能量。