变频器回馈能量问题

    变频器广泛的应用于各种生产调速控制中，变频调速技术涉及电子、电工、信息与控制等多个学科领域。采用变频调速技术除了能改善控制性能，提高产品产量和质量外，同时也是节能降耗的重要途径，这些已在应用中取得了良好的效果和显著的经济效益。如需进一步挖掘变频调速系统节能潜力和提高效率，就需从变频器内部研究和设计的方面及控制策略上入手，使变频驱动电机的损耗最小而效率最高。    目前，常遇到的一个问题是处理生产机械储存的能量——回馈能量。一般地说，对于回馈能量有消耗吸收及回馈到电网两种途径，后者也是提高效率的重要途径。    1．通用变频器在应用中存在的问题    通用变频器大都为电压型交流-直流-交流变频器。三相交流电首先通过二极管不控整流桥得到脉动直流电，再经电解电容滤波稳压，最后经无源逆变输出电压、频率可调的交流电给电动机供电。这类变频器功率因数高、效率高、精度高、调速范围宽，所以在工业中获得广泛应用。但是通用变频器不能直接用于需要快速起/制动和频繁正/反转的调速系统，如高速电梯、矿用提升机、轧钢机、大型龙门刨床、卷绕机构张力系统及机床主轴驱动系统等。因为这种系统要求电机四象限运行，当电机减速、制动或者带位能性负载重物下放时，电机处于再生发电状态。由于二极管不控整流器能量传输不可逆，产生的再生电能传输到直流侧滤波电容上，产生泵升电压。而以GTR、IGBT为代表的全控型器件耐压较低，过高的泵升电压有可能损坏开关器件、电解电容，甚至会破坏电机的绝缘，从而威胁系统安全工作，这就限制了通用变频器的应用范围。    2．国内外能量回馈技术的现状    对于解决电动机处于再生发电状态产生的再生能量已有不少有效的方法，如国内在中小容量系统中大都采用能耗制动方式，即通过内置或外加制动电阻的方法将电能消耗在大功率电阻器中；德国西门子公司的电机四象限运行的电压型交流-直流-交流变频器，直接将回馈能量回馈到到电网；日本富士公司的电源再生装置-RHR系列、FRENIC系列电源再生单元，把有源逆变单元从变频器中分离出来，直接作为变频器的一个外围装置，可并联到变频器的直流侧，将再生能量回馈到电网中。