AB变频器公共直流母线和能量回馈方案
通用变频器共用直流母线方案的设计与应用
通用变频器共用直流母线方案的设计与应用（2005-11-25 14:57:48 阅读数：105 ）[摘要在电机传动中，再生能量的现象经常发生，本文提出了一种实用的通用变频器直流母线方案，并阐述了其在离心机、化纤设备、造纸机上的进一步应用。
1 前言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。
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。
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，当然采用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。
2通用变频器共用直流母线的方案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。
图一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。
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。
介绍电压源型变频器能量回馈控制技术的两个方案
介绍电压源型变频器能量回馈控制技术的两个方案介绍电压源型变频器能量回馈控制技术的两个方案山东大学控制科学与工程学院张承慧杜春水马永庆程全征马运东摘要通用变频器能量回馈PWM控制系统是一种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电网的装置。
它可以克服通用变频器传统制动电阻方式低效、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。
本文首先回顾了变频调速能量回馈控制技术的发展历史及现状,并介绍了常见的两个方案。
关键词变频调速技术能量反馈再生制动PWM控制编者按本文原标题为“变频调速能量回馈控制技术的现状与发展趋势”,载于变频器世界2002年第三期,文中介绍了许多种拓扑结构,本刊现挑选了常见的两种,因都是电压源型,故改用了现在取用的文题。
11引言变频调速技术涉及电子、电工、信息与控制等多个学科领域。
采用变频调速技术是节能降耗、改善控制性能、提高产品产量和质量的重要途径,已在应用中取得了良好的应用效果和显著的经济效益。
但是,在对调速节能的一片赞誉中,人们往往忽视了进一步挖掘变频调速系统节能潜力和提高效率的问题。
事实上,从变频器内部研究和设计的方面看,应用或寻求哪一种控制策略可以使变频驱动电机的损耗最小而效率最高?怎样才能使生产机械储存的能量及时高效地回馈到电网?这正是提高效率的两个重要途径。
第一个环节是通过变频调速技术及其优化控制技术实现“按需供能”,即在满足生产机械速度、转矩和动态响应要求的前提下,尽量减少变频装置的输入能量;第二个环节是将由生产机械中储存的动能或势能转换而来的电能及时地、高效地“回收”到电网,即通过有源逆变装置将再生能量回馈到交流电网,一方面是节能降耗;另一方面是实现电动机的精密制动,提高电动机的动态性能。
本文讨论的就是变频调速系统节能控制的第二个环节—变频调速能量回馈控制技术。
在能源、资源日趋紧张的今天,这项研究无疑具有十分重要的现实意义。
21通用变频器在应用中存在的问题通用变频器大都为电压型交—直—交变频器,基本结构如图1所示。
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。
能量回馈原理
能量回馈原理
能量回馈原理主要是将运动中负载上的机械能（位能、动能）通过能量回馈装置变换成电能（再生电能）并回送给交流电网，供附近其它用电设备使用，使电机拖动系统在单位时间消耗电网电能下降，从而达到节约电能的目的。
具体来说，能量回馈的原理是通过自动检测变频器的直流母线电压，将变频器的直流环节的直流电压逆变成与电网电压同频同相的交流电压，经多重噪声滤波环节后连接到交流电网，从而达到能量回馈电网的效果。
能量回馈技术常用于变频调速系统中，特别是大惯量、拖动性的变频调速系统中。
这种技术能够将电机减速过程中所产生的再生电能回馈到电网，同时协助系统实现快速制动功能。
在实际应用中，能量回馈技术能够提高设备的运行效率，降低能耗，同时还可以减少机房温度，节省机房空调的耗电量。
因此，能量回馈技术在节能减排、提高能源利用效率等方面具有重要意义。
以上内容仅供参考，如需更多专业信息，建议查阅相关文献或咨询相关学者。
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。
变频器能量回馈原理
变频器能量回馈原理二、变频器的工作原理变频器是一种通过变换直流电源的电压和频率，从而控制交流电动机运转的电力电子装置。
其实现的基本原理是将变压器的输入端接入交流电源，输出端接入整流电路，经过滤波后得到一定大小、直流电压稳定的直流电源；再将直流电源通过逆变器变换为与所需电机转速相关的交流电源，经过输出滤波后能够输出至电机，实现对电机的控制。
由于变频器工作时需要不断的转换电压和频率，因此变频器还会带来一些问题。
变频器工程实践中常常会在电网中引入谐波电流，给电力系统带来一定程度的干扰和损害；由于逆变器内部存在寄生电容等元件，变频器的效率往往不高，会浪费大量的能量。
三、能量回馈技术的基本思路能量回馈技术的基本思路是，在变频器使用的过程中，不仅要将直流电源转变成交流电源，控制电机运转，还要在电机运行时将电机的动能转化为电能，形成闭环式的交流电源管理。
具体来说，就是在电机运行时，将电压向逆变器反馈，使逆变器的输出电压降低，从而减少能量的浪费，提高变频器的效率。
四、能量回馈技术的实现方式能量回馈技术目前实现的方式有很多，其中比较典型的方法是基于电容反接和带电阀的实现方式。
这里简单介绍一下这两种实现方式。
1.电容反接电容反接法是一种通过在逆变器输出端串联电容来实现电机能量回馈的技术方法。
通过在逆变器输出端串联一个电容，当电机在运行时产生的电动势将电容器充电，导致电容器电压上升；而当电机的转速降低或者停止时，电容器中的电能可以通过电容器释放电能的方式，回馈给逆变器内部。
由于电容反接法并不需要额外的电子器件，因此成本比较低。
2.带电阀带电阀法是一种通过在逆变器输出端安装负载使得逆变器向电源网络回馈电能的技术方法。
其核心原理是当电机发生回馈时，负载电阻开始发热，从而导致回馈电能的损耗，这种损耗可以通过一个带电阀来减少。
其优点在于能够实现比较高的效率。
五、结论能量回馈技术在变频器的应用中具有很好的前景。
通过引入能量回馈技术，在变频器的工作中回馈电机的回馈电能，能够提高电机的效率，减少能量浪费，同时也可以减小变频器对电网的干扰，在电力系统中发挥着重要的作用。
电梯能量回馈原理及系统控制方案设计
电梯能量回馈原理及系统控制方案设计作者：张小锋来源：《科技资讯》 2011年第10期张小锋(江苏省常州市阿法富士达电梯工程有限公司江苏常州 212300)摘要:本文介绍了电梯工作的基本原理,分析电梯能量回馈系统的工作原理,给出能量回馈过程中系统应满足的控制条件,最后根据控制要求给出电梯能量回馈系统的控制方案。
在此基础上设计实验电路,搭建实验平台,并给出一些主要实验波形。
关键词:电梯能量回馈原理控制方案中图分类号:TU8 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)04(a)-0128-011 电梯工作原理我们可以把电梯简单理解成一个两端分别悬挂轿厢和配重的定滑轮组,起滑轮作用的曳引机实际上就是一部电动机。
当电动机正向或者反向旋转时,轿厢会相应的上行或者下行,实现了电梯运送乘客或者货物的目的。
位于电梯控制系统中的变频器是驱动电动机运行的装置。
一般来讲,电梯平衡系数为45%左右,即轿厢内放置45%左右载重时,轿厢与电梯配重的重量相当。
我们可以将电梯的运行分为以下几种工况:(1)轿箱或配重较轻的一边上升,比如空车上行和满载下行,这是系统释放势能的过程,此时曳引机工作在发电状态。
(2)轿箱或配重较轻的一边下降,比如空车下行与满载上行,此时系统势能在不断增加,曳引机工作在电动状态。
(3)当电梯到达所在楼层减速制动时,系统释放动能,此时曳引机也工作在发电状态[1]。
当电梯运行在(1)、(3)工况时,曳引机工作在发电状态,所产生的能量通过电动机和变频器转化为变频器直流母线上的直流电能。
这些能量被临时存储在变频器直流回路的大电容中,随着电梯工作时间的持续,电容中的电能和电压会逐渐升高,导致过压故障,使电梯停止工作。
2 能量回馈原理及系统设计方案能量回馈系统是将电梯变频器直流侧大电容中储存的直流电能转换为交流电,并回送到电网,系统的主回路结构,主要由滤波电容、三相IGBT全桥、串联电感及一些外围电路组成。
变频驱动系统的能量回馈与利用研究
变频驱动系统的能量回馈与利用研究引言：随着现代工业的快速发展，变频驱动系统作为一种重要的电力控制技术，被广泛应用于各行各业。
然而，变频驱动系统在实际应用中存在着能量损耗的问题。
传统的变频驱动系统在将电网交流电转换为直流电供给给变频器后，变频器再将直流电转换为可变频率的交流电供给电机。
这一过程中会产生大量的热能和电能损耗，对系统的能效造成了负面影响。
因此，研究如何回馈和利用变频驱动系统中产生的能量成为了当前的热点问题。
1. 能量回馈技术的研究与应用1.1 电能回馈技术电能回馈技术是目前应用较为广泛的一种能量回馈方式。
在变频驱动系统中，通过安装逆变器和电网并联，将反馈的能量重新注入电网，并将其利用于其他设备或电动机的驱动。
这种技术可以有效地减少能量损耗，提高系统的整体能效。
目前，电能回馈技术已经在一些大型工厂和发电站中得到广泛应用，取得了良好的效果。
1.2 机械能回馈技术机械能回馈技术是一种将变频驱动系统中产生的机械能回馈到电网或其他设备中的方法。
通过合理设计传动装置，使得变频驱动系统在运行过程中产生的机械能能够被其他设备利用。
例如，在某些工业生产过程中，可以使用发电机将变频驱动系统产生的机械能转化为电能，供给给其他设备使用。
1.3 热能回馈技术热能回馈技术是一种将变频驱动系统中产生的热能回馈到其他设备中或对外排放的方法。
通过设计散热装置，将变频器和电机产生的热能回收利用，例如用于供暖或进行其他生产过程。
这种技术不仅可以提高系统能效，还能减少能源的浪费，具有良好的经济效益。
2. 能量回馈与利用的优势与挑战2.1 优势能量回馈与利用技术可以显著提高变频驱动系统的能效，降低能量损耗。
这不仅有助于减少对能源的依赖，降低企业的运行成本，还有助于减少对环境的污染，实现可持续发展。
同时，能量回馈技术还能提高系统的稳定性和可靠性，延长设备的寿命，提高生产效率。
2.2 挑战能量回馈与利用技术在应用中也面临着一些挑战。
共母线技术及能量回馈技术在大功率变频器实验加载系统中的节能应用介绍
共母线技术及能量回馈技术在大功率变频器实验加载系统中的节能应用介绍传统的变频器带电机加载系统框图如下图所示
变频器从电网吸收电能带动交流电动机运行，并带动直流发电机发电。
直流发电机发出的电消耗在电阻R上，造成电能大量浪费。
而采用共直流母线和能量回馈技术的变频器加载实验系统框图如下图
变频器带交流电动机M1运行在电动状态，M2与M1同轴，通过逆变器控制M2转矩大小来调节M1的负载大小。
电动机M2运行在发电状态，发出的电能反送到逆变器直流母线上，通过将变频器和逆变器共直流母线可以大大减小变频器从电网吸收的电能，电网只提供系统效率问题引起的损耗，大约只有电机功率的10%，如果不共直流母线，在逆变器上增加一个电能回馈单元，将M2发出的电能反送到变频器交流输入侧上，也可以达到共直流母线一样的节电效果，只是造价比共直流母线方案高一些。
采用共直流母线技术和能量回馈技术比直流发电机带电阻耗能的方案节电90%左右。
我公司所有的电动机总容量为5100kW，配电总容量只有1260kW，采用直流发电机加载需要增加电网容量。
而采用共直流母线和能量回馈技术最大只需要电网提供510kW的功率。
按每天实验8小时，每年实验300天计算，年节电量为
W=5100kW×8小时×300天×90%=12240000kWh，年节电可达1224万度。
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。
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。
ab变频器
AB变频器与DCS的集成
AB变频器与DCS的集成
• 通过通信接口和协议，实现AB变频器与DCS的数据交换 和控制协同 • 可以实现工业生产过程的监控和管理，提高生产效率和 安全性
AB变频器与DCS集成的应用
• 应用于石化、化工、电力等工业领域，实现生产过程的 自动化监控和管理 • 应用于钢铁、冶金、水泥等重工业领域，实现生产过程 的自动化控制和优化
AB变频器在环保方面的应用
环保原理
• 通过降低能耗，减少环境污染 • 通过优化控制算法和参数，降低设备的噪音和振动
AB变频器在环保方面的应用
• 应用于制造业，减少生产过程中的环境污染 • 应用于交通运输领域，减少交通工具的环境污染 • 应用于公共设施领域，减少城市基础设施的环境污染
AB变频器在绿色建筑中的应用
AB变频器的多机同步控制功能
多机同步控制原理
• 多机同步控制是一种通过对多台电机的速度和相位进行 协调控制，实现多台电机同步运行的技术 • 可以提高系统的稳定性和效率，降低设备投资成本
AB变频器的多机同步控制功能
• 支持多种同步控制模式：如主从控制、矢量控制等 • 可以实现多台电机的精确同步和负载均衡 • 支持同步控制参数的自动优化和手动调整 • 具有同步控制效果的实时监测和故障诊断功能
AB变频器的能量回馈功能
能量回馈原理
• 能量回馈是一种将电机运行过程中产生的能量回馈到电 网的技术 • 可以提高能源利用效率，降低能耗和环境污染
AB变频器的能量回馈功能
• 支持能量回馈模式：如直流回馈、交流回馈等 • 可以实现电机的能量回馈和再生制动 • 支持能量回馈参数的自动优化和手动调整 • 具有能量回馈效果的实时监测和故障诊断功能
AB变频器的注意事项
共直流母线方案与特点
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
• • • • •
再生容量冗余预充电
方案5---12脉波可控硅整流
方案5特点
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熔断器断路器变频器交流感应电机熔断器断路器变频器交流感应电机熔断器断路器变频器交流感应电机熔断器断路器变频器交流感应电机dcdcdcdcdcdc制动电阻需要配制动电阻方案1交流供电直流并联方案2独立二极管整流供电方案dcdc不可控整流桥制动电阻回馈电路回馈驱动器熔断器熔断器熔断器熔断器熔断器断路器断路器断路器预充电回路预充电回路预充电回路变频器变频器变频器交流感应电机交流感应电机交流感应电机方案2特点须配制动电阻或配以单独馈电单元方案3单象限全控整流dcdc单象限全控整流驱动器制动电阻回馈电路回馈驱动器熔断器熔断器熔断器熔断器熔断器断路器预充电回路变频器变频器变频器交流感应电机交流感应电机交流感应电机方案3特点需要配制动电阻或馈电单元方案4四象限全控整流dcdc四象限全控整流驱动器熔断器熔断器熔断器熔断器断路器预充电回路变频器变频器变频器交流感应电机交流感应电机交流感应电机方案4特点不能取消预充电方案512脉波可控硅整流dcdc单象限全控整流驱动器熔断器熔断器移相变压器均流电抗器变频器变频器交流感应电机交流感应电机交流感应电机变频器预充电及保护预充电及保护预充电及保护特点
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。
AB变频器公共直流母线和能量回馈方案
AB变频器公共直流母线和能量回馈方案一、概述在同一时刻相邻变频器驱动的电机有的处于电动有的处于发电状态，处于电动状态的电机消态能量，处于发电状态的电机产生能量，产生的能量要么通过能耗制动以热量的形式散发出去，要么通过能量回馈单元返回电网中去，如果能够将发电状态电动机的能量直接传给电动状态的电机，那么能耗制动所浪费的电能或者能量回馈单元的设备购置费用都可以节省出来，这就是直流母线产生的初衷。
在一套直流母线系统中，当电动所需能量大于发电产生的能量时，整套系统从电网中吸取能量；当短时间内发电产生的能量大于电动所需能量时，系统中多余的能量还是要靠能耗制动或能量回馈单元来消耗的。
在AB变频器的产品应用中，公共直流母有两种使用方法，一种是公共直流母线方案，使用独立的整流单元+独立的逆变单元，另一种是公共交流直流母线方案，将各个独立交流变频器的直流端子直接连起来。
在第一种方案中，我们把整流单元或含有能量回馈功能的整流单元叫做前端，按有无能量回馈功能把前端分为两种，没有能量回馈功能的前端叫NFE（Non-regenerative front end），NFE使用二极管或可控硅整流，有能量回馈功能的前端叫做AFE（Active-regenerative front end），AFE使用IGBT整流。
AB的NFE有两种，使用二极管的20T系列和使用可控硅的20S系列，AFE是使用IGBT的1336R系列。
20T 20S 1336RAB变频器中可以用于公共直流母线的有PF40P、PF700和PF700S三个系列。
二、NFE前端1、20T系列20T系列有两款产品，输入电压分别是240-480VAC和500-600VAC，直流母线电流都是120A，当输入电压为380VAC时，直流母电压为510VDC。
20T产品列表如下：输入电压直流母线电流直流母线电流240-480VAC 325-650V 120A500-600VAC 675-810V 120A注：直流母线电压=输入电压×1.3520T的结构框图如下：由上图可知，整流单元中己经内置了双直流电抗器③，用于满足二类EMC电磁干扰要求（工业环境）的RFI滤波器③④⑤，用于削弱直流母线过电压的阻容耦合电路⑥，用于输入过电压保护的压敏电阻⑦，和过热保护的热敏继电器。
- 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)。
AB变频器公共直流母线和能量回馈方案
一、概述
在同一时刻相邻变频器驱动的电机有的处于电动有的处于发电状态，处于电动状态的电机消态能量，处于发电状态的电机产生能量，产生的能量要么通过能耗制动以热量的形式散发出去，要么通过能量回馈单元返回电网中去，如果能够将发电状态电动机的能量直接传给电动状态的电机，那么能耗制动所浪费的电能或者能量回馈单元的设备购置费用都可以节省出来，这就是直流母线产生的初衷。
在一套直流母线系统中，当电动所需能量大于发电产生的能量时，整套系统从电网中吸取能量；当短时间内发电产生的能量大于电动所需能量时，系统中多余的能量还是要靠能耗制动或能量回馈单元来消耗的。
在AB变频器的产品应用中，公共直流母有两种使用方法，一种是公共直流母线方案，使用独立的整流单元+独立的逆变单元，另一种是公共交流直流母线方案，将各个独立交流变频器的直流端子直接连起来。
在第一种方案中，我们把整流单元或含有能量回馈功能的整流单元叫做前端，按有无能量回馈功能把前端分为两种，没有能量回馈功能的前端叫NFE（Non-regenerative front end），NFE使用二极管或可控硅整流，有能量回馈功能的前端叫做AFE（Active-regenerative front end），AFE使用IGBT整流。
AB的NFE有两种，使用二极管的20T系列和使用可控硅的20S系列，AFE是使用IGBT的1336R系列。
20T 20S 1336R
AB变频器中可以用于公共直流母线的有PF40P、PF700和PF700S三个系列。
二、NFE前端
1、20T系列
20T系列有两款产品，输入电压分别是240-480VAC和500-600VAC，直流母线电流都是120A，当输入电压为380VAC时，直流母电压为510VDC。
20T产品列表如下：
输入电压直流母线电流直流母线电流
240-480VAC 325-650V 120A
500-600VAC 675-810V 120A
注：直流母线电压=输入电压×1.35
20T的结构框图如下：
由上图可知，整流单元中己经内置了双直流电抗器③，用于满足二类EMC电磁干扰要求（工业环境）的RFI滤波器③④⑤，用于削弱直流母线过电压的阻容耦合电路⑥，用于输入过电压保护的压敏电阻⑦，
和过热保护的热敏继电器。
20T可以单独使用，也可以并联使用，最多可以使用两个20T前端并联组成240A，输出功率120K W的前端。
20T单独使用方案如下，输入电抗器一般为3%阻抗：
两个20T并联使用方案如下：
2、20S系列
20S产品列表如下：
输入电压直流母线电压直流母线电流
400/480VAC 540/650V 400A，600A，1000A 600/690VAC 675/930V 1000A
20S系列的400A和600A整流单元结构框图如下：
整流单元己经内置输入交流和输出直流熔断器。
400A和600A的整流单元不可以并联使用。
单独使用时400A的整流单元最大输出功率200KW，6
00A的整流单元最大输出功率300KW。
1000A的整流单元有三种，独立单元、并联主机和并联从机，所需直流母电流小于1000A时可以使用独立单元或并联主机，不可以使用并联从机。
当所需直流母线电流大于1000A时使用一台并联主机+N 台并联从机（N小于等于4），最多可以使用一台并联主机带四台并联从机组成4750A的前端供电能力。
1000A独立单元结构框图如下：
1000A的并联主机结构框图如下：
400A、600A和1000A的整流单元单机应用方案如下：
1000A的并联从机结构框图如下：
1000A单元多机并联方案如下：
三、AFE前端
AFE前端只有一种产品，就是1336R系列，1336R有两种工作模式，一种是AFE方式（整流+能量回馈模式），另一种是能量回馈模式，就是说1336R可以作为变频器能量回馈单元使用。
1336R带有英文操作面板，操作面板与1336系列变频器是通用的；1336R还有Scanport网络接口，可以接入现场总线网络，它的网络接口特性和相关产品与1336系列变频器是通用的。
1336R产品列表如下：
输入电压直流母线电压直流母线电流
380-480VAC 510-650V 48A，78A，180A
1336R可以单独使用，也可以多机并联使用以组成输出电流更大的前端。
1336R单机应用方案如下：
1336R多机应用方案如下：
在每个1336R的直流输出端串入共模电抗器以利于各个1336R之间的电流分配。
四、公共交直流母线方案
可以将各个变频器的直流端直接连起来，构成公共交直流母线方案。
不带制动的公共交直流母线：
在公共交直流母线的各个变频器功率不同时，建议在各个变频器的直流端串接反向并联的的二极管
串①。
五、公共直流母线中的能耗制动
1、公共直流母线中使用外置能耗制动组件
A、二极管前端
阻容耦合电路①用于限制过电压。
B、可控硅前端
连续制动电流大于直流母线中最大变频器额定电流的150%时，在直流母线中并联电容①。
2、公共直流母线中使用内置制动单元和外置制动电阻
制动电阻接在最大的变频器上。
3、在公共交直流母线中使用外置能耗制动组件
阻容耦合电路④用于限制过电压。
制动单元靠近最大的变频器，如变频器功率一致，靠近制动最频繁的变频器。
4、在公共交直流母线中使用内置制动单元和外置制动电阻
制动电阻接在功率最大的变频器上。
六、能量回馈单元
1336R既可以作为AFE前端（整流+能量回馈模式）使用，也可以做为专门的能量回馈单元使用，1
336R的工作模式通过操作面板来选择。
1、一对一方式
一台1336R对一台变频器。
2、一对多方式
一台1336R对多台变频器。
注意图中二极管的方向②。
七、注意事项
1、当直流母线中的逆变单元或变频器之间功率相差很大（一般在五个功率档以上）时，注意以下几
点：
A、前端或能量回馈单元应该靠近最大的逆变单元或变频器；
B、在最大的逆变单元或变频器的直流输入端并联电容或反向二极管。
参考资料
1、《AC Drives in Common Bus Configurations》，介绍AB的直流母线方案
2、《Common DC Bus》，AB直流母线产品选型
3、《Diode Bus Supply User Manual》，20T二极管整流单元用户手册
4、《SCR Bus Supply User Manual》，20S可控硅整流单元用户手册
5、《1336 REGEN Line Regeneration Package User Manual》，1336R用户手册。