對于變頻器的制動技術分析
(1) 電動機發電運行狀態
CPU對輸入的交流電壓和直流回路電壓νd的實時監控,決定向VT1是否發出充電信號,一旦νd比輸入交流電壓所對應的直流電壓值(如380VAC―530VDC)高到一定值時,CPU關斷VT3,通過對VT1的脈沖導通實現對電解電容C的充電過程。此時的電抗器L與電解電容C分壓,從而確保電解電容C工作在安全范圍內。當電解電容C上的電壓快到危險值(比如說370V),而系統仍處于發電狀態,電能不斷通過逆變部分回送到直流回路中時,安全回路發揮作用,實現能耗制動(電阻制動),控制VT3的關斷與開通,從而實現電阻R消耗多余的能量,一般這種情況是不會出現的。
(2) 電動機電動運行狀態
當CPU發現系統不再充電時,則對VT3進行脈沖導通,使得在電抗器L上行成了一個瞬時左正右負的電壓(如圖標識),再加上電解電容C上的電壓就能實現從電容到直流回路的能量反饋過程。CPU通過對電解電容C上的電壓和直流回路的電壓的檢測,控制VT3的開關頻率以及占空比,從而控制反饋電流,確保直流回路電壓νd不出現過高。
2、系統難點
(1)電抗器的選取
(a)、我們考慮到工況的特殊性,假設系統出現某種故障,導致電機所載的位能負載自由加速下落,這時電機處于一種發電運行狀態, 再生能量通過六個續流二極管回送至直流回路,致使νd升高,很快使變頻器處于充電狀態,這時的電流會很大。所以所選取電抗器線徑要大到能通過此時的電流。
(b)、在反饋回路中,為了使電解電容在下次充電前把盡可能多的電能釋放出來,選取普通的鐵芯(硅鋼片)是不能達到目的的,最好選用鐵氧體材料制成的鐵芯,再看看上述考慮的電流值如此大,可見這個鐵芯有多大,素不知市面上有無這么大的鐵氧體鐵芯,即使有,其價格也肯定不會很低。所以筆者建議充電、反饋回路各采用一個電抗器。
(2)控制上的難點
(a)、變頻器的直流回路中,電壓νd一般都高于500VDC,而電解電容C的耐壓才400VDC,可見這種充電過程的控制就不像能量制動(電阻制動)的控制方式了。其在電抗器上所產生的瞬時電壓降為,電解電容C的瞬時充電電壓為νc=νd-νL,為了確保電解電容工作在安全范圍內(≤400V),就得有效的控制電抗器上的電壓降νL,而電壓降νL又取決于電感量和電流的瞬時變化率。
(b)、在反饋過程中,還得防止電解電容C所放的電能通過電抗器造成直流回路電壓過高,以致系統出現過壓保護。
3、主要應用場合及應用實例
正是由于變頻器的這種新型制動方式(電容反饋制動)所具有的優越性,近些來,不少用戶結合其設備的特點,紛紛提出了要配備這種系統。由于技術上有一定的難度,國外還不知有無此制動方式?國內目前只有山東風光電子公司由以前采用回饋制動方式的變頻器(仍有2臺在正常運行中)改用了這種電容反饋制動方式的新型礦用提升機系列。
隨著變頻器應用領域的拓寬,這個應用技術將大有發展前途,具體來講,主要用在礦井中的吊籠(載人或裝料)、斜井礦車(單筒或雙筒)、起重機械等行業。總之需要能量回饋裝置的場合都可選用。
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