回馈制动

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。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。

回馈制动-概述
电动机直接接到电网时,电机发出的电向电网回馈,但是这样对电网有较大的影响,如果电机由变频器拖动时,由于变频器有中间储能环节,其储能是有限的,故电机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,有多种制动方法,如能耗制动、储能制动、回馈制动等。对能耗制动方法,电机发出的电会白白的浪费,同时能耗电阻会经常损坏;储能制动方法中储能也是有限的,同样对变频器有威胁,能量回馈是处理再生发电的好方法,又是制动的好方法。它保证了变频器的安全、节约了能量、同时增强了电机的制动功能。
回馈制动-系统结构
要完成回馈制动,需要完成三方面的工作:1)检测电压何时开始回馈;2)保持回馈制动时与电网同频同相;3)回馈制动时限制回馈电流的大小。
电压的检测
在电压检测中,主要检测公共直流母线电压和电网电压,检测电网电压时,一般需要考虑电网的波动,根据变频器的中间环节所能承受的直流电压,再利用回馈制动时,电网允许向上波动+20%,由此在直流电压检测时,在电压值为(1.2*√2)倍的电网线电压有效值时可以启动逆变块A工作,进入回馈制动状态。
电网频率和相位检测
在回馈制动中,是否有效地回馈能量,关键是保证与电网同频、同相,并且回馈时要保证电网输出正电压时,输出负电流。其次,在回馈时要尽量选取电网线电压的高电压段,如图2所示,这样当回馈电流一定时可以获得较大的能量回馈功率。
设定逆变块A中的功率器件的开关状态要求与电网同步,同步信号如图2中(B)所示,下面是一种简单的同步信号控制方式,可以简单的得到V1-V6的同步方波脉冲。
回馈制动-原理
在变频调速系统中,电动机的减速和停止都是通过逐渐减小运行频率来实现的,在变频器频率减小的瞬间,电动机
回馈制动原理框图的同步转速随之下降,而由于机械惯性的原因,电动机的转子转速未变,或者说,它的转速变化是有一定时间滞后的,这时会出现实际转速大于给定转速,从而产生电动机反电动势高于变频器直流端电压的情况,这时电动机就变成发电机,非但不消耗电网电能,反而可以通过变频器专用型能量回馈单元向电网送电,这样既有良好的制动效果,又将动能转变化为电能,向电网送电而达到回收能量的效果。
回馈制动-优点
2.1、能四象限运行;
2.2、电能回馈提高了系统的效率;
回馈制动-缺点
3.1、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。
3.2、在回馈时,对电网有谐波污染;
3.3、控制复杂,成本较高。
回馈制动-回馈电流的控制
在回馈制动中,合理的控制回馈电流大小也是至关重要,回馈电流的大小必须满足能量回馈功率的要求,如果系统回馈功率小于电机在发电状态时的输出功率,在变频器的公共直流母线上电压就会继续升高。由于电网电压是一定的,系统回馈功率的大小是由回馈电流的大小决定的。
另外回馈电流的大小必须控制在所使用的IGBT的额定范围内。
回馈制动时,回馈电流变化速度较快,就需要采用有效的控制方式,一般采用滞环电流比较法控制。
回馈制动-适用场合
回馈制动特别适用于电动机功率较大,如大于等于100kw,设备的转动惯量较大,且反复短时连续工作,从高速到低速的减速降幅较大,制动时间又短,需要强力制动的场合,如电力机车、采油等行业。
回馈制动-工程应用
我们利用这种回馈制动方法在新疆玛纳斯县永安煤业有限公司安装了一台380V75KW提升负载的变频器,从现场应用
回馈制动单元英威腾RBU系列看:
回馈制动时可达到40A左右的电流,变频器采用滞环电流比较法回馈制动的方式,母线电压比设定的基准电压高出多少即回馈多少,当高于645V时启动回馈制动,让能量回馈到电网从而保证了变频器安全工作。通过检测母线电压,看不到有较大的电压波动。回馈到电网波形比较好,采用适当的LC滤波后,对电网基本造成不了污染,滤波效果较好。节能效果也明显,与工频比较,综合节电率约在30%左右。75KW的提升机用变频后可直接采用普通的鼠笼式电机拖动,可以平滑的进行调速,而可以不用绕线式电机,同时鼠笼式电机价格要比绕线式电机便宜1/3左右,因此可降低用户的投资费用,维护起来也比较方便。采用变频调速后,甩掉了原工频用的速度段切换交流接触器及调速电阻,使工人的操作环境大为改善,调速平滑,减轻了对电网及换挡的冲击,电流变化平稳,这是原工频状态所无法比拟的。

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