Application of feedback brake in the inverters 山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司 尹彭飛（Yin Pengfei） 摘要： 本文討論了實(shí)現(xiàn)回饋制動(dòng)的方法，介紹了其中的關(guān)鍵技術(shù)，回饋制動(dòng)用到提升機(jī)變頻器上取得了很好的效果。 關(guān)鍵字 ：回饋制動(dòng) 礦用提升機(jī) 變頻器 Abstract: This paper discusses the methods of realization for the feedback brake, Some key techniques are described . Application of feedback brake to the inverters for the mine-winding shaft acquires a good effect. . Key words: feedback brake mine-winding shaft inverters • 引言 在一般的異步交流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)中，電動(dòng)機(jī)大都處于電動(dòng)狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)需要向電網(wǎng)吸收能量，但是由于負(fù)載的不同，在有些負(fù)載需要電動(dòng)機(jī)快速制動(dòng)，或者負(fù)載具有一定的位置勢(shì)能時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)就有可能處于發(fā)電狀態(tài)。如果電動(dòng)機(jī)直接接到電網(wǎng)時(shí)，電機(jī)發(fā)出的電向電網(wǎng)回饋，但是這樣對(duì)電網(wǎng)有較大的影響，如果電機(jī)由變頻器拖動(dòng)時(shí)，由于變頻器有中間儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，其儲(chǔ)能是有限的，故電機(jī)發(fā)電狀態(tài)時(shí)對(duì)變頻器有較大的威脅。變頻器在處理電機(jī)的再生發(fā)電時(shí)，有多種制動(dòng)方法，如能耗制動(dòng)、儲(chǔ)能制動(dòng)、回饋制動(dòng)等。對(duì)能耗制動(dòng)方法，電機(jī)發(fā)出的電會(huì)白白的浪費(fèi)，同時(shí)能耗電阻會(huì)經(jīng)常損壞；儲(chǔ)能制動(dòng)方法中儲(chǔ)能也是有限的，同樣對(duì)變頻器有威脅，能量回饋是處理再生發(fā)電的好方法，又是制動(dòng)的好方法。它保證了變頻器的安全、節(jié)約了能量、同時(shí)增強(qiáng)了電機(jī)的制動(dòng)功能。本文將對(duì)能量回饋的技術(shù)問(wèn)題作一些討論。 • 簡(jiǎn)單的實(shí)施方案 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖 1 所示，由 LC 濾波、逆變塊 A 、母線(xiàn)電容 C 、逆變塊 B 和逆變塊 A 的控制系統(tǒng)組成。 電機(jī)一般工作在電動(dòng)狀態(tài)下，逆變塊 A 作為整流用，在發(fā)電狀態(tài)下，作為逆變回饋用，電機(jī)發(fā)電時(shí)，通過(guò)逆變塊 B 中 IGBT 反并聯(lián)的二極管整流，整流電壓加在母線(xiàn)電容 C 上，如果發(fā)電功率較大時(shí)，母線(xiàn)電壓就會(huì)上升，直接威脅到整個(gè)系統(tǒng)的安全，這樣就需要啟動(dòng)逆變塊 A 將多余的能量經(jīng)過(guò)電感電容回饋到電網(wǎng)。電感將承受直流母線(xiàn)電壓和電網(wǎng)線(xiàn)電壓的差值，同時(shí)電感將緩沖諧波的無(wú)功功率。 要完成回饋制動(dòng)，需要完成三方面的工作： 1 ）檢測(cè)電壓何時(shí)開(kāi)始回饋;2 ）保持回饋制動(dòng)時(shí)與電網(wǎng)同頻同相； 3 ）回饋制動(dòng)時(shí)限制回饋電流的大小。 2 ． 1 電壓的檢測(cè) 在電壓檢測(cè)中，主要檢測(cè)直流母線(xiàn)電壓和電網(wǎng)電壓，檢測(cè)電網(wǎng)電壓時(shí)，一般需要考慮電網(wǎng)的波動(dòng)，根據(jù)變頻器的中間環(huán)節(jié)所能承受的直流電壓，再利用回饋制動(dòng)時(shí)，電網(wǎng)允許向上波動(dòng) +20 %，由此在直流電壓檢測(cè)時(shí)，在電壓值為（1.2＊√2）倍的電網(wǎng)線(xiàn)電壓有效值時(shí)可以啟動(dòng)逆變塊A工作，進(jìn)入回饋制動(dòng)狀態(tài)。 2 ． 2 電網(wǎng)頻率和相位檢測(cè) 在回饋制動(dòng)中，是否有效地回饋能量，關(guān)鍵是保證與電網(wǎng)同頻、同相，并且回饋時(shí)要保證電網(wǎng)輸出正電壓時(shí)，輸出負(fù)電流。其次，在回饋時(shí)要盡量選取電網(wǎng)線(xiàn)電壓的高電壓段，如圖 2 所示，這樣當(dāng)回饋電流一定時(shí)可以獲得較大的能量回饋功率。 設(shè)定逆變塊 A 中的功率器件的開(kāi)關(guān)狀態(tài)要求與電網(wǎng)同步，同步信號(hào)如圖 2 中（ B ）所示，下面是一種簡(jiǎn)單的同步信號(hào)控制方式，可以簡(jiǎn)單的得到 V1-V6 的同步方波脈沖。 2 ． 3 回饋電流的控制 在回饋制動(dòng)中，合理的控制回饋電流大小也是至關(guān)重要，回饋電流的大小必須滿(mǎn)足能量回饋功率的要求，如果系統(tǒng)回饋功率小于電機(jī)在發(fā)電狀態(tài)時(shí)的輸出功率，在變頻器的直流母線(xiàn)上電壓就會(huì)繼續(xù)升高。 由于電網(wǎng)電壓是一定的，系統(tǒng)回饋功率的大小是由回饋電流的大小決定的。另外回饋電流的大小必須控制在所使用的 IGBT 的額定范圍內(nèi)。 回饋制動(dòng)時(shí)，回饋電流變化速度較快，就需要采用有效的控制方式，一般采用滯環(huán)電流比較法控制，見(jiàn)如下框圖 4 所示： • 工程應(yīng)用 我們利用這種回饋制動(dòng)方法在新疆瑪納斯縣永安煤業(yè)有限公司安裝了一臺(tái)380V75KW 提升負(fù)載的變頻器，從現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用看： 回饋制動(dòng)時(shí)可達(dá)到 40A 左右的電流，變頻器采用 滯環(huán)電流比較法 回饋制動(dòng)的方式，母線(xiàn)電壓比設(shè)定的基準(zhǔn)電壓高出多少即回饋多少，當(dāng)高于 645V 時(shí)啟動(dòng)回饋制動(dòng)，讓能量回饋到電網(wǎng)從而保證了變頻器安全工作。通過(guò)檢測(cè)母線(xiàn)電壓，看不到有較大的電壓波動(dòng)?；仞伒诫娋W(wǎng)波形比較好，采用適當(dāng)?shù)?LC 濾波 后，對(duì)電網(wǎng)基本造成不了污染，濾波效果較好。節(jié)能效果也明顯，與工頻比較，綜合節(jié)電率約在 30% 左右。 75KW 的提升機(jī)用變頻后可直接采用普通的鼠籠式電機(jī)拖動(dòng)，可以平滑的進(jìn)行調(diào)速，而可以不用繞線(xiàn)式電機(jī)，同時(shí)鼠籠式電機(jī)價(jià)格要比繞線(xiàn)式電機(jī)便宜 1/3 左右，因此可降低用戶(hù)的投資費(fèi)用，維護(hù)起來(lái)也比較方便。采用變頻調(diào)速后，甩掉了原工頻用的速度段切換交流接觸器及調(diào)速電阻，使工人的操作環(huán)境大為改善，調(diào)速平滑，減輕了對(duì)電網(wǎng)及換擋的沖擊，電流變化平穩(wěn)，這是原工頻狀態(tài)所無(wú)法比擬的。 • 結(jié)束語(yǔ) 變頻器如果所驅(qū)動(dòng)的是提升機(jī)類(lèi)負(fù)載，變頻器應(yīng)具備多種制動(dòng)手段，回饋制動(dòng)是重要的一種。我公司生產(chǎn)的風(fēng)光牌提升機(jī)專(zhuān)用變頻器上成功地應(yīng)用了回饋制動(dòng)，取得了很好的效果。回饋能量的波形必須好，回饋相位必須準(zhǔn)確，否則回饋會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成沖擊，技術(shù)關(guān)鍵在于此。 [1] 韓安榮 通用變頻器及其應(yīng)用（第二版） [M] ，北京機(jī)械工業(yè)出版社， 2000 [2] 李瑞來(lái)　何洪臣　韓文昭 礦山提升機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)變頻器世界，2000、9 作者簡(jiǎn)介 : 尹彭飛　男　工程師?。保梗梗改戤厴I(yè)于東北大學(xué)，現(xiàn)從事于電力電子方面的研究。 現(xiàn)任山東風(fēng)光電子公司副總工。