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变频器构件回馈止动合理化的研究

   2012-03-12 中国节能网3540
核心提示:  回馈制动的优点是能四象限运行,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1

  回馈制动的优点是能四象限运行,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。

  变频器电容反馈制动方式主回路原理主回路原理如下:整流部分采用普通的不可控整流桥进行整流,滤波回路采用通用的电解电容,延时回路采用接触器或可控硅都行。充电、反馈回路由功率模块IGBT、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。保护回路,由IGBT、功率电阻组成。

  电动机发电运行状态CPU对输入的交流电压和直流回路电压νd的实时监控,决定向功率模块IGBT是否发出充电信号,一旦νd比输入交流电压所对应的直流电压值(如380VAC-530VDC)高到一定值时,CPU关断功率模块,通过对IGBT的脉冲导通实现对电解电容C的充电过程。此时的电抗器L与电解电容C分压,从而确保电解电容C工作在安全范围内。当电解电容C上的电压快到危险值(比如说370V),而系统仍处于发电状态,电能不断通过逆变部分回送到直流回路中时,安全回路发挥作用,实现能耗制动(电阻制动),控制功率模块IGBT的关断与开通,从而实现电阻R消耗多余的能量,一般这种情况是不会出现的。

  电动机电动运行状态当CPU发现系统不再充电时,则对功率模块IGBT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,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,控制功率模块IGBT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。

  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。

  b.在反馈回路中,为了使电解电容在下次充电前把尽可能多的电能释放出来,选取普通的铁芯(硅钢片)是不能达到目的的,最好选用铁氧体材料制成的铁芯,再看看上述考虑的电流值如此大,可见这个铁芯有多大,素不知市面上有无这么大的铁氧体铁芯,即使有,其价格也肯定不会很低。

  (2)控制上的难点a.变频器的直流回路中,电压νd一般都高于500VDC,而电解电容C的耐压才400VDC,可见这种充电过程的控制就不像能量制动(电阻制动)的控制方式了。其在电抗器上所产生的瞬时电压降为,电解电容C的瞬时充电电压为νc=νd-νL,为了确保电解电容工作在安全范围内(≤400V),就得有效的控制电抗器上的电压降νL,而电压降νL又取决于电感量和电流的瞬时变化率。

  b.在反馈过程中,还得防止电解电容C所放的电能通过电抗器造成直流回路电压过高,以致系统出现过压保护。

  主要应用场合及应用实例正是由于变频器的这种新型制动方式(电容反馈制动)所具有的优越性,近些来,不少用户结合其设备的特点,纷纷提出了要配备这种系统。由于技术上有一定的难度,国外还不知有无广泛使用此制动方式国内目前只有少数公司由以前采用回馈制动方式的变频器,其改用了这种电容反馈制动方式的新型矿用提升机系列,到目前为止,这种电容反馈制动的变频器正长期正常运行在山东及山西太原一些煤矿企业中,填补了国内这一空白。

 

 

 
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