变频器供电的异步电动机制动过程分析及控制变频器供电的异步电动机制动过程分析及控制.pdf

( 工学版) 第 34 卷第 2 期 浙　　江　　大　　学　　学　　报　　 Vol. 34 №. 2 ( Eng ineering Science) 2000 年 3 月 Jour nal of Zhejiang Univer sity　　 M ar. 2000 文章编号: 1008-973X ( 2000) 02-0222-06 变频器供电的异步电动机制动过程分析及控制 徐国忠, 诸　静 ( 浙江大学 电机工程学系, 浙江 杭州 310027) 摘　要: 分析了变频器实现异步电动机回馈制动的原理, 提出了一种新颖的能量回馈控 制策略和泵升电 压抑制电 路, 并从能量 转换的角度出发, 对两种能量 控制方式的 泵升电压抑 制电路进行 了研究, 给出了 电路参数选择的具体方法. 关键词: 变频调速; 回馈制动; 泵升电压抑制; 能量控制 中图分类号: T M 921. 2　　　　　文献标识码: A 当变频器驱动异步电动机在制动或者下放位能性负载过程中, 电动机处于再生制动状态, 拖动 系统中所储存的机械能通过电动机转换成电能, 同时被回馈到变频器直流侧电容 C 中, 使直流侧 电压升高, 产生泵升电压. 特别是快速起、制动和频繁正、反转的调速系统, 短时间内有很大的能量 回馈, 产生很高的泵升电压, 若不及时释放这部分能量, 则势必会引起变频器过压保护动作或造成 主回路大功率器件的过压损坏. 对这种泵升能量的处理方法基本上有两种: ( 1) 耗散到直流侧与电 容器并联的“制动电阻”中. ( 2) 通过能量回馈电路使之回馈到交流电网中. 前一种方式比较简单, 在许多中小容量系统中得到了广泛的应用, 但经过电阻耗散能量, 不仅浪费了能源, 有时也会产生 某些副作用[ 2] . 后一种方式虽然结构较为复杂, 但提高了能源的利用率, 尤其是对频繁起、制动或长 期带位能性负载下放的系统, 会产生显著的节电效果. 本文将对这两种方式的泵升电压抑制电路进 行研究、分析和设计, 阐明其基本工作原理、能量转换关系以及制动强度、制动时间与泵升电路参数 选择的相互关系. 1　变频器主电路与制动时能量转化关系 通用变频器主电路结构如图 1 所示, 当电动机减速制动时, 控制 GT R VT 1～VT6 通断状态, 使之按一定下降速率的频率给电动机供电, 此时电动机工作在再生制动状态, 把转子轴上的动能通 过其定子绕组回馈给逆变器, 同时在其转子轴上产生制动转矩, 使其转速降低, 如果在其减速过程 中, 始终保持供给电动机的供电频率比其转速下降得快, 电动机将一直维持在再生制动状态[ 1] . 由 于变频器中整流桥 DM 转换能量的单向性, 在制动过程中, 直流侧电压必然上升. 为了抑制这个电 压的上升, 若采用增大电容 C 值的办法, 则势必使变频器体积过于庞大, 同时电容 C 值过大将增强 对电网的污染. 因此, 必须采用泵升电压抑制电路将这部分能量释放, 以