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1、通用变频器公共直流母线技术方案的研究丁云飞导语：随着机械设备复杂性的不断增加，为理解决通用变频器再生能量的回馈处理，进步器能量利用效率，在多电机传动系统中引入的公共直流母线技术，在保证沟通调速控制系统的恒定母线电压时，将系统的再生能源回馈到电网，获得非常好的节能效果摘要：随着机械设备复杂性的不断增加，为理解决通用变频器再生能量的回馈处理，进步器能量利用效率，在多电机传动系统中引入的公共直流母线技术，在保证沟通调速控制系统的恒定母线电压时，将系统的再生能源回馈到电网，获得非常好的节能效果。根据公共直流母线技术的根本原理，列出了几种常见的共直流母线技术方案，经实际应用说明，这些方案在节能以及进步系
2、统控制精度方面有着良好的实用性。关键词：通用变频器；整流/回馈；公共直流母线技术；逆变器；多电机传动一、序言近年来，节能减排、开展低碳经济已玉成球共鸣。节能降耗，构建节约资源型、环境友好型社会已是当今社会开展的一个永久的话题1。在制造业消费中，机械装备绿色性能的优劣将直接决定产品制造经过对环境的影响，能源和资源的利用率是其主要考核指标；变频调速是目前世界公认的理想的节电调速技术，其已经广泛应用于各种调速系统中。在剧烈的市场竞争中，开展绿色变频器已经成为各变频器厂家创新的重点。在硬件设计电路中，通用型PWM变频器并没有将再生能量回馈到沟通输入电源的功能，因此当电机制动时，电机处于发电状态，最终导
3、致变频器中的直流母线电压升高，这局部升高的直流电压使变频器从电机吸收的能量保存在主回路的电解电容中2。由于电解电容的耐压值和容量限制，其不可能无限制的存储能量，为保证变频器主回路器件的平安性，变频器必须装备制动回路和制动电阻，当母线电压升高到一定电压值时，通过短时间接通制动电阻，变频器将这局部升高的电能以热能的方式消耗掉。所以在设计变频器的主回路时，必须根据负载电机的功率及扭矩值，通过具体的计算及冗余设计可以设计出知足使用要求的制动单元，并以热损耗的方式消耗电能，最终保持母线电压的稳定。这种制动单元+制动电阻的工作方式其实是能量的一种宏大浪费。2假如一个机械设备有多个传动变频器，采用能耗制动方
4、式所带来的浪费是宏大的。但是将多个变频器的直流母线互连，这样就可以在一个或者多个电机处于发电状态时将电机产生的再生能量传给其他电动状态的电机吸收使用了。在共用直流母线的工作方式下，假如还需要更快的制动才能或者紧急停顿，那么就需要额外选配一个制动单元和制动电阻，以便将系统中多余再生能量通过制动电阻消耗掉，针对频繁制动的场合，可以通过回馈装置将直流母线上升高的电压回馈到电网中。3二、公共直流母线控制系统的组成公共直流母线是随着电力电子技术的开展及不断创新的控制理论而的产生的。公共直流母线技术的原理是基于通用变频器均采用的交直交变频方式，在沟通输入电压值一样的情况下，整流出直流母线电压值也是一样的。
5、根据变频器主回路硬件实现的功能，可分解为控制单元、整流/回馈和逆变单元大局部。为了降低系统对电源质量的要求，通常由一个或者数个单相限或者四象限整流器构成整流回馈单元，逆变局部也可以有单台或多台逆变器构成，整流单元和逆变单元通过公共直流母线连接起来3。图1变频器的交直交控制原理图公共直流母线技术的上风在于5：a.公共直流母线技术的应用可以大大减少重复配置制动单元，硬件组成简单公道；b.公共直流母线可以减少沟通输入器件的本钱，如沟通输入电抗器、接触器等；c.恒定的直流母线电压，可实现可控的直流电压，实现预充电功能；d.系统中各电动机在不同状态下工作，从再生制动回收能量，进步了系统效率，优化了系统的
6、动态特性；e.由于器件的减少，减少可电控柜的尺寸；f.进步多传动控制系统的可靠性。2.1整流/回馈单元整流/回馈单元的主要功能是把三相沟通输入电源转换为电压值恒定的直流电源，还可以通过创新的电源能量回馈功能，可以把电动机的制动能量回馈到电网中，并保持直流母线电压在规定范围内保持恒定，一般由2组反并联的可控硅模块组成其功率局部，通过可靠的控制算法，可实现电能在三相沟通输入电源和逆变器中间回路之间的整流和回馈，其原理示意图见图2。4图2整流/回馈单元原理图2.2逆变模块逆变模块的功能是通过先进的控制理论和PWM斩波技术，把直流电压转化为三相沟通电源，且电压和频率可调，进而实现电机调速的目的。逆变器
7、系统的原理框图如图3所示4。图3逆变单元原理图三、公共直流母线系统的方案研究及特点公共直流母线系统按照能量回馈的有无可以分为回馈型和无回馈型两大类：带有回馈单元的系统可将再生能量回馈至电网，合适于电机制动频繁且制动功率大的场合进展应用；无回馈型系统通过公共直流母线将系统中的变频器互联到一起，再生能量被电动状态的电机吸收利用，为了保证系统的平安性及制动效果，需要通过加装功率和阻值适宜的制动单元和制动电阻将可能出现的多余能量以热量的形式耗散掉。在一些不需要频繁制动的多传动系统，这种无回馈功能的公共直流母线方案具有更高的性价比。目前，主要几种共直流母线技术方案如下5。3.1公共直流母线技术方案1在该
8、方案中，每台变频器仍然采用传统的沟通供电方式，无需额外的整流单元，变频器直流侧并联在一起，实现变频器之间的能量传递。这种方案适用于系统中的变频器功率等级相近的情况，即使断开直流母线后每个变频器还可以独立使用，互不影响7。该方案具有以下特点：当发电能量高于电动能量时，仍然需要能耗制动方式，消耗多余能量；只允许同功率等级的变频器直流并接；多余的再生能量无法回馈至电网；只能使用常规脉波整流，、次谐波较高，无法配置12脉波系统；根据制动功率来加装制动电阻。此方案可以应用于离心机的公共直流母线改造，实际应用中很重要的一点就是整个系统工作时必须充分考虑到沟通输入主回路的保护、所有变频器的时序控制及平安互锁、系统故障处理、负载类型等。图4公共直流母线技术方案1原理图