能量回馈制动装置的型式
上海山宇电子设备有限公司
张选正
摘要：本文较为详细的介绍有关能量回馈制动装置的相关问题，
例使用对象，基本条件，四象限运转，交电状态条件制动力矩、回馈形式、几种电路、应用场合等。关键词：变频器能量回馈回馈电路应用场合
１．能量回馈制动介绍
它适用在电动机功率较大例≥１００ＫＷ以上，设备的转动惯量ＧＤ２较大，且是反复短时连续工作制，从高速到低速的减速降幅较大，制动时间又较短，又要强力制动效果，为了节电功效，减少制动过程的能量损耗，而变为能量回收反馈到电网去，达到节能功效时，是必须采用的。Ａ．电压相位同步控制
回馈逆变器控制信号与电网电压同步。当电动机工作于发电状态，这时直流母线电压ＵＤ超过上限设定值ｕＤＨ后，起动回馈逆变器，将过电压能量回馈电网，迫使ＵＤ回落。当小于下限设定值ＵＤＬ后，再关闭逆变器。为防止频繁地起动和关闭是ＵＤＬ＜ＵＤＨ，即电压控制为滞环控制方式。Ｂ、回馈电流控制
回馈电流的大小首先必须满足能量日馈功率的要求，为防止回馈时直流母线电压继续升高状态的发生，回此回馈电网的功率应≥电动机再生状态时的最大反馈功率。由于电网电压是一定的，所以回馈功率决定回馈电流。同时亦要防止冲击电流过大，也必须限制回馈电流。其工作原理见图１
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２３７
２．能量回馈的基本条件
３．电动机四象限运转的含义
众所周知电动机在电动状态下它的转速与力矩是同方向的，即处于Ｉ（正转），ＩＩＩ（反转）象限运转的，当电动机在发电状态下，它的转速与力矩是相反的，即处于ＩＩ（正转再
生），
ＩＶ（反转再生）图２所示：
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正转电动
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反转发电
反转电动
图２
当电动机处于发电状态时，因力矩与转方向相反，所以这时力矩具有制动作用，阻止电动机转速作用，从而起到减速或加速制动的作用。４．电动机处于发电状态制动的条件
Ａ．电动机从高速ｆＨ到低速ｆＬ运行过程，这时频率可突变，但转子有惯性要等一段时间故
出现发电状态运行。
Ｂ．从电动机在某一个ｆＮ运行，需要停车时ｆ＝０，这个过程同样出现发电状态运行。Ｃ．位能（或势能）负载例起重机吊了重物下降时，出现ｎ＞ｎ。，这时亦山现发电状态运行。５、不同制动方式的制动力矩
制动力矩能量去路
效果
２０％消耗电阻上发热制动电阻
≤８００，／０或１５０．２００％自ｎ强式消耗电阻上发热制动单元
８０．１５０％动量变电能反馈回馈制动
８０．１００％动能变成电能而直流能耗制动
产生制动力矩
浪费
浪费
经济性差
差好差
适用功率
≤１８５ＫＷ
２２．１００ＫＷ＞ｌｏｏＫＷ
回收浪费
中等５０—１００Ｋ
６、回馈装置型式（图３Ａ—ｃ）
Ａ．单机方式：一台变频器一台回馈装置适用中大功率单机图３一Ａ
整流器
逆变器
Ｂ．多机方式：直流母线供电，适用多台电动机生产线上，投入少，效果好图３．Ｂ
ｃ．多台变频器每台直流母线向回馈装置供电，回馈能量利用率高，降低电网谐波电流
投资较低，功率因数高，图３－Ｃ
／４００Ｖ
７．常见几种回馈装置电路
Ａ。日本安川电路图４－Ａ—Ｅ
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图４一Ｄ内置阅髓涮动
Ｂ．日本富士电路图５
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图５
变频器与电源再生变流器组合时的连接例
注：对吨＜２２ＫＷ变频器连接电源再生变流器时，变频器的挡制ＩＵ源辅助输入端予（ＲＯ１＂Ｏ）
不要直接连接至电源。需要时．心通过一隔离变胜器’Ｊ变流器土ＩＵ源隔离后连接乍ｌＵ源。电源再生单元连接例请参阅“电源再生单儿说ＩＷ书”
Ｃ．芬兰Ｖａｃｏｎ的电路（ＣＸＲ）图６
ＤＣ．Ｌｉｎ鼬
卡Ｈ连在一起
图６
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可满足连续制动的特殊要求，并不含任何谐波回馈电网，电流ＴＨＤ＜４％功率因数ｚｌ，ＣＸＩ是Ｖａｃｏｎ专用变频器，电路简单、调试简便、性能优良的特点是其它品牌的回馈装置处于领先，除单机品种外，还有多台电动机直流母线回馈装置，（共同图３－Ｃ但不要隔离变压器）；较其它品牌的能量回馈装置可省约２５％投资。８、主要应用场合
正是由于变频器的能量回馈装置系统具有的优越性，近年来不少用户结合其设备的特点要求，纷纷提出要配备变频器的能量回馈装置系统的要求，然而因有一定的技术难度，国内尚属空白，国外亦仅有ＡＢＢ、西门子富士、安川、芬兰Ｖ。０ｎ等为数不多的能提供产品；随着变频器应用领域的拓宽；这个应用技术分枝将大有发展前途的。具体来讲主要用在以下行业的设备上；使用要求更为迫切。例有；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配比搅拌机。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、甩于机。Ｆ．酒店、宾馆、洗衣店用的洗衣、床单等清洗机。
Ｇ．中、高速各类离心机例国内有广州重型机器厂、上海化工机械厂、湘潭机械厂等的离
心机、分离机的配套。
．Ｈ．各种倾倒设备例转炉、钢水包等。
Ｉ．起重机械树桥式、塔式、门吊、电葫芦的主钩传动装置。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．各种闸门的启闭装置。
Ｍ．其它的工程规划中也显示出优越的性能和性价比。Ｎ．及认为需要能量回馈装置的场合皆可选用。
总之使用变频器能量回饭装置后一则改善了制动性能，二则能节约电能，因此深受用
户的欢迎和青睐，是大有发展前景的。
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主要参考资料：
１．日本富士、安川的变频器使用说股
２．芬兰ｖａｃｏｎ的有关资料３．变频器世界２００１年１２期
４．电力驱动原理
５．电世界期刊。
６．个人已搞工程的体会等
能量回馈制动装置的型式
作者：作者单位：
张选正
上海山宇电子设备有限公司
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