一、引言

在通用變頻器" target="_blank">變頻器、異步電動(dòng)機(jī)和機(jī)械負(fù)載所組成的變頻調(diào)速傳統(tǒng)系統(tǒng)中,，當(dāng)電動(dòng)機(jī)所傳動(dòng)的位能負(fù)載下放時(shí),，電動(dòng)機(jī)將可能處于再生發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)；或當(dāng)電動(dòng)機(jī)從高速到低速（含停車）減速時(shí),，頻率可以突減,，但因電機(jī)的機(jī)械慣性，電機(jī)可能處于再生發(fā)電狀態(tài),，傳動(dòng)系統(tǒng)中所儲(chǔ)存的機(jī)械能經(jīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換成電能,，通過(guò)逆變器的六個(gè)續(xù)流二極管回送到變頻器的直流回路中。此時(shí)的逆變器處于整流狀態(tài),。這時(shí),，如果變頻器中沒采取消耗能量的措施，這部分能量將導(dǎo)致中間回路的儲(chǔ)能電容器的電壓上升,。如果當(dāng)制動(dòng)過(guò)快或機(jī)械負(fù)載為提升機(jī)類時(shí),，這部分能量就可能對(duì)變頻器帶來(lái)?yè)p壞，所以這部分能量我們就應(yīng)該考慮考慮了,。

在通用變頻器中,，對(duì)再生能量最常用的處理方式有兩種：(1)、耗散到直流回路中人為設(shè)置的與電容器并聯(lián)的“制動(dòng)電阻”中,，稱之為動(dòng)力制動(dòng)狀態(tài),；(2)、使之回饋到電網(wǎng),，則稱之為回饋制動(dòng)狀態(tài)（又稱再生制動(dòng)狀態(tài)）,。還有一種制動(dòng)方式，即直流制動(dòng),，可以用于要求準(zhǔn)確停車的情況或起動(dòng)前制動(dòng)電機(jī)由于外界因素引起的不規(guī)則旋轉(zhuǎn),。

在書籍、刊物上有許多專家談?wù)撨^(guò)有關(guān)變頻器制動(dòng)方面的設(shè)計(jì)與應(yīng)用,，尤其是近些時(shí)間有過(guò)許多關(guān)于“能量回饋制動(dòng)”方面的文章,。今天，筆者提供一種新型的制動(dòng)方法,，它具有“回饋制動(dòng)”的四象限運(yùn)轉(zhuǎn),、運(yùn)行效率高等優(yōu)點(diǎn)，也具有“能耗制動(dòng)”對(duì)電網(wǎng)無(wú)污染,、可靠性高等好處,。

二、 能耗制動(dòng)

利用設(shè)置在直流回路中的制動(dòng)電阻吸收電機(jī)的再生電能的方式稱為能耗制動(dòng),。

其優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單,；對(duì)電網(wǎng)無(wú)污染（與回饋制動(dòng)作比較）,，成本低廉；缺點(diǎn)是運(yùn)行效率低,，特別是在頻繁制動(dòng)時(shí)將要消耗大量的能量且制動(dòng)電阻的容量將增大。

一般在通用變頻器中,，小功率變頻器（22kW以下）內(nèi)置有了剎車單元,，只需外加剎車電阻。大功率變頻器（22kW以上）就需外置剎車單元,、剎車電阻了,。

三、 回饋制動(dòng)

實(shí)現(xiàn)能量回饋制動(dòng)就要求電壓同頻同相控制,、回饋電流控制等條件,。它是采用有源逆變技術(shù)，將再生電能逆變?yōu)榕c電網(wǎng)同頻率同相位的交流電回送電網(wǎng),，從而實(shí)現(xiàn)制動(dòng),。回饋制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是能四象限運(yùn)行,如圖3所示,，電能回饋提高了系統(tǒng)的效率,。其缺點(diǎn)是：(1)、只有在不易發(fā)生故障的穩(wěn)定電網(wǎng)電壓下（電網(wǎng)電壓波動(dòng)不大于10%）,，才可以采用這種回饋制動(dòng)方式,。因?yàn)樵诎l(fā)電制動(dòng)運(yùn)行時(shí)，電網(wǎng)電壓故障時(shí)間大于2ms,，則可能發(fā)生換相失敗,，損壞器件。(2),、在回饋時(shí),，對(duì)電網(wǎng)有諧波污染。(3),、控制復(fù)雜,，成本較高。四,、新型制動(dòng)方式（電容反饋制動(dòng)）

1,、主回路原理

整流部分采用普通的不可控整流橋進(jìn)行整流，濾波回路采用通用的電解電容,，延時(shí)回路采用接觸器或可控硅都行,。充電、反饋回路由功率模塊IGBT,、充電,、反饋電抗器L及大電解電容Ｃ（容量約零點(diǎn)幾法，可根據(jù)變頻器所在的工況系統(tǒng)決定）組成。逆變部分由功率模塊IGBT組成,。保護(hù)回路,，由IGBT、功率電阻組成,。

(1) 電動(dòng)機(jī)發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)

CPU對(duì)輸入的交流電壓和直流回路電壓νd的實(shí)時(shí)監(jiān)控,，決定向VT1是否發(fā)出充電信號(hào)，一旦νd比輸入交流電壓所對(duì)應(yīng)的直流電壓值（如380VAC—530VDC）高到一定值時(shí),，CPU關(guān)斷VT3,，通過(guò)對(duì)VT1的脈沖導(dǎo)通實(shí)現(xiàn)對(duì)電解電容C的充電過(guò)程。此時(shí)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(nèi),。當(dāng)電解電容C上的電壓快到危險(xiǎn)值（比如說(shuō)370V），而系統(tǒng)仍處于發(fā)電狀態(tài),，電能不斷通過(guò)逆變部分回送到直流回路中時(shí),，安全回路發(fā)揮作用，實(shí)現(xiàn)能耗制動(dòng)（電阻制動(dòng)）,，控制VT3的關(guān)斷與開通,，從而實(shí)現(xiàn)電阻R消耗多余的能量，一般這種情況是不會(huì)出現(xiàn)的,。

(2) 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)

當(dāng)CPU發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)不再充電時(shí),，則對(duì)VT3進(jìn)行脈沖導(dǎo)通，使得在電抗器L上行成了一個(gè)瞬時(shí)左正右負(fù)的電壓（如圖標(biāo)識(shí)）,，再加上電解電容C上的電壓就能實(shí)現(xiàn)從電容到直流回路的能量反饋過(guò)程,。CPU通過(guò)對(duì)電解電容C上的電壓和直流回路的電壓的檢測(cè)，控制VT3的開關(guān)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(xiàn)過(guò)高,。

2、系統(tǒng)難點(diǎn)

(1)電抗器的選取

（a）,、我們考慮到工況的特殊性,，假設(shè)系統(tǒng)出現(xiàn)某種故障，導(dǎo)致電機(jī)所載的位能負(fù)載自由加速下落,，這時(shí)電機(jī)處于一種發(fā)電運(yùn)行狀態(tài),，再生能量通過(guò)六個(gè)續(xù)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(tài),，這時(shí)的電流會(huì)很大。所以所選取電抗器線徑要大到能通過(guò)此時(shí)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(lái)，選取普通的鐵芯（硅鋼片）是不能達(dá)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(gè)鐵芯有多大,，素不知市面上有無(wú)這么大的鐵氧體鐵芯,，即使有，其價(jià)格也肯定不會(huì)很低,。所以筆者建議充電、反饋回路各采用一個(gè)電抗器,。

(2)控制上的難點(diǎn)

（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(guò)程的控制就不像能量制動(dòng)（電阻制動(dòng)）的控制方式了。其在電抗器上所產(chǎn)生的瞬時(shí)電壓降為,，電解電容Ｃ的瞬時(shí)充電電壓為νc=νd-νL,，為了確保電解電容工作在安全范圍內(nèi)（≤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(shí)變化率,。

（b）、在反饋過(guò)程中,，還得防止電解電容Ｃ所放的電能通過(guò)電抗器造成直流回路電壓過(guò)高,，以致系統(tǒng)出現(xiàn)過(guò)壓保護(hù)。

3,、主要應(yīng)用場(chǎng)合及應(yīng)用實(shí)例

正是由于變頻器的這種新型制動(dòng)方式（電容反饋制動(dòng)）所具有的優(yōu)越性,，近些來(lái)，不少用戶結(jié)合其設(shè)備的特點(diǎn),，紛紛提出了要配備這種系統(tǒng),。由于技術(shù)上有一定的難度，國(guó)外還不知有無(wú)此制動(dòng)方式,？國(guó)內(nèi)目前只有山東風(fēng)光電子公司由以前采用回饋制動(dòng)方式的變頻器（仍有2臺(tái)在正常運(yùn)行中）改用了這種電容反饋制動(dòng)方式的新型礦用提升機(jī)系列,。

隨著變頻器應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬，這個(gè)應(yīng)用技術(shù)將大有發(fā)展前途,，具體來(lái)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(jī)械等行業(yè),?？傊枰芰炕仞佈b置的場(chǎng)合都可選用。