變頻器共直流母排驅動系統的原理、特點,精心整理共同學習

共直流母線技術是在多電機交流調速系統中,採用單獨的整流/回饋裝置為系統提供一定功率的直流 電源 ,調速用逆變器直接掛接在直流母線上。當系統工作在電動狀態時,逆變器從母線上獲取電能;當系統工作在發電狀態時,能量通過母線及回饋裝置直接回饋給電網,以達到節能、提高設備運行可靠性、減少設備維護量和設備佔地面積等目的。

一、共直流母線系統的由來

對於頻繁啟動、制動,或是四象限運行的電動機而言,如何處理制動過程不僅影響系統的動態響應,而且還有經濟效益的問題。於是,回饋制動成為人們討論的焦點,然而在目前大部分的通用變頻器還不能通過單獨的一臺變頻器來實現再生能量的情況下,如何用最簡單的辦法來實現回饋制動呢?

為解決以上問題,這裡介紹了一種共用直流母線方式的再生能量回饋系統,通過這種方式,可以將制動產生的再生能量進行充分利用,從而起到既節約電能又處理再生電能的功效。

二、共直流母線系統的組成

共直流母線控制系統通常由整流/回饋單元、公共直流母線、逆變單元等組成。回饋單元可分為通過自耦變壓器的能量回饋和不通過自耦變壓器的能量回饋兩種方式。通過自耦變壓器的能量回饋可提高回饋支路中的電源電壓,目的是在能量回饋過程中不必降低中間迴路電壓,使得逆變器能夠獲得一個較恆穩的直流電源;不通過自耦變壓器的能量回饋實際上是保持系統一直處在回饋狀態,在整流過程中依靠持續降低具有相角控制的中間迴路的電壓來實現。

三、共直流母線系統的原理

我們知道通常意義上的異步電動機多傳動包括整流橋、直流母線供電迴路、若干個逆變器,其中電動機需要的能量是以直流方式通過PWM逆變器輸出的。在多傳動方式下,制動時感生能量就反饋到直流回路。通過直流回路,這部分反饋能量就可以消耗在其他處在電動狀態的電動機上,制動要求特別高時,只需要在共用母線上並上一個共用制動單元即可。

圖1所示接線是典型的共用直流母線的制動方式,M1處於電動狀態,M2經常處於發電狀態,三相交流電源380V接到VF1上。

圖1 共用直流母線的回饋制動方式

處於電動狀態的電動機M1上的變頻器VF1,VF2,通過共用直流母線方式與VF1的母線相連。在此種方式下,VF2僅作為逆變器使用,M2處於電動狀態時,所需能量由交流電網通過VF1的整流橋獲得;M2處於發電狀態時,反饋能量通過直流母線由M2的電動狀態消耗。

四、共直流母線系統的優點

1、共直流母線系統是解決多電機傳動技術的最優方案,很好地解決了多電機間電動狀態和發電狀態之間的矛盾。在同一系統中,同一時刻不同裝置可工作在不同的狀態,整流回饋單元保證了公共直流母線電壓的穩定供給,又將多餘的能量回饋給電網,實現了再生能源的合理利用。

2、共直流母線系統設備結構緊湊,工作穩定。在多電機傳動系統中省去了大量的制動單元、制動電阻等外圍設備,節省了設備佔地面積和設備維護量,減少了設備故障點,提高了設備的整體控制水平。

3、在輥道等多電機傳動的場合應用共直流母線技術是輥道調速的一種發展方向,它能在取得較高的動靜態性能、調速精度的同時將系統再生能量加以合理利用和回收。

五、共直流母線系統設計的幾點注意事項

1、逆變器需共享整流裝置,此整流裝置為共用直流母線專用裝置;

2、逆變器儘量安裝在一起,避免遠距離配線,最好在同一個電氣房;

3、逆變器每一臺都必須另外作隔離保護裝置;

4、不能使用一般變頻器作公共直流母線使用,否則會有炸機的危險;

5、電機M1~M4的容量功率可以不必相同,但必須考慮停機時能量反饋能否被用掉。

6、一般運轉檯數在4~12臺(電機功率可以不相同)一組公共直流母線為佳;

7、逆變器可以驅動永磁同步電機,解決起動的衝擊問題;