电动机再生能量的几种常用处理办法在电动机传动领域中,当电动机快速制动或被其他力量拖动而工作在再生发电状态时,为避免变频器出现过电流或过电压故障跳闸,需要采取一些措施来处理电动机的再生发电能量。
(1)采用制动单元和制动电阻。制动单元的工作原理是通过检测变频器的直流母线电压,当直流母线电压超过某一设定数值(如680V)时,打开制动单元的开关将大功率制动电阻连接到直流母线上,释放储存在变频器内滤波电容上的电能,此时电阻将电能转变成热能消耗掉,制动能量被白白浪费,效率很低。但是采用这种方式时,投资较少,性能上的缺点是制动响应时间慢,制动转矩不足。
(2)在变频器的直流母线上并联超级大电容,如所示。这种方式将电动机再生发电的电能储存在足够大的超级电容器中,当电动机工作在电动状况时,又将储存在超级大电容中的电能利用,因此,这样的方式效率最高,基本没有损耗,转换效率可达99%以上(不考虑电动机的发电效率)。
电源电压相位检测但是这种策略存在非常致命的缺点:电容的容值一般在法拉级,受制造工艺和材料的限制,超级大电容体积非常庞大,价格昂贵。
(3)采用共用直流母线的策略,如所示。这种方式仅适合有多电动机传动的系统。某台电动机处在再生发电状态时,它所发出的电能可以被处于电动状态的其他电动机所利用。但是这种方案仅适用于多电动机传动系统,而且要求处于发电状态的电动机容量要远小于工作在电动状态的电动机容量,应用有一定的局限性。
由以上分析可见,不管采用上述何种方法处理电动机的再生发电能量,都存在一些缺陷,不是耗能就是价格昂贵或者应用范围受限。因此,很多学者都在能量回馈上加大研究力度。
TEFU系列能量回馈单元基本原理TEFU系列能量回馈单元,通过自动检测变频器的直流母线电压,采用正弦波电流跟踪技术,将变频器直流环节的直流电压逆变成与电网电压同频同相的三相交流电压,经多重噪声滤波后连接到交流电网。从而达到能量回馈的目的,并且实现单位功率因数回馈,回馈到电网的电能达到电动机发电能量的97%以上,有效节省电能,其原理框图如所示。
具体的原理拓扑结构如所示。这样的拓扑结构可以很容易做到控制交流侧和直流侧之间有功和无功的交换。所谓正弦波电流跟踪技术是指中将电网电压的正弦波信号作为回馈电流的指令信号,通过闭环控制使得回馈电流波形追随电网电压信号的波形,从而实现回馈电流的正弦特性,减小回馈电流的畸变率。
试验波形从的试验波形中,我们可以看到该能量回馈单元可以很好地处理电动机再生发电的能量,同时完成单位功率因数回馈,而且回馈电流畸变率小于5%。
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