变频器的回馈制动

    (1)回馈制动原理

    在减速期间，产生的功率如果不通过热消耗（或电阻能耗制动）的方法消耗掉，而是把能量返回送到变频器电源侧的方法叫做功率返回再生方法，这种制动方式称为回馈制动。在实际中，由于普通的变频器并不具有这种功能，而是需要额外的“能量回馈单元”选件或者专用四象限变频器。能量回馈单元的工作原理是把变频器直流环节的电能，变换成一个和电网电源同步同相位的交流正弦波，把电能反馈回电网再生利用。

    要实现直流回路与电源间的双向能量传递，一种最有效的办法就是采用有源逆变技术，即将再生电能逆变为与电网同频率、同相位的交流电回送电网，从而实现制动。图2.45所示为回馈电网制动原理，它采用了电流追踪型PWM整流器，这样就容易实现功率的双向流动，且具有很快的动态响应速度。同时，这样的拓扑结构使得人们能够完全控制交流侧和直流侧之间的无功和有功的交换。

    制动特点：广泛应用于PWM交流传动的能量回馈制动场合，节能运行效率高；不产生任何异常的高次谐波电流成分，绿色环保；功率因数≈1；多电动机传动系统中，每一单机的再生能量可以得到充分利用；节省投资，易于控制网侧谐波和无功分量。

   (2)能量反馈单元

    实现回馈制动的首选产品是能量反馈单元，就是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。

    能量回馈单元的作用，就是取代原有的能耗电阻式制动单元，消除发热源，改善现场电气环境，可减少高温对控制系统等部件的不良影响，延长了生产设备的使用寿命。同时由于能量回馈单元，能有效地将变频器电容中储存的电能回送给交流电网，供周边其他用电设备使用，则可节约生产用电，一般节电率可达20%～40%。

    图2.45    回馈电网制动原理

    能量回馈单元已经有非常成熟的产品，如三菱公司的FR-CV、日本富士公司的RHR系列和FRENIC系列电源再生单元，它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。

    能量回馈单元是带有再生功能和制动功能的能量回馈单元，与变频器配合使用，可以发挥出超群的节能效果。与制动电阻单元相比，能量回馈单元不仅节省空间，而且其制动效果更加明显，其典型应用是在起重机、升降机、电梯、离心机、卷绕机等大功率反馈负载中。

    能量反馈单元具有如下特点：

   1)降低运行成本，包括减少电能损耗、提高功率因数、改善电网运行质量等；

   2)提高制动能力，如果以传统的标准制动电阻器与变频器相组合，制动力矩大约为120%额定力矩/10s，10%ED；而能量回馈单元与变频器相组合，制动转矩则提高到150%额定转矩/30s或者100%额定转矩/1min (25%ED)或者80%额定转矩/连续再生。

    三菱的能量反馈装置为FR-CV，其与变频器V500的连接方式如图2.46所示。

    连接中必须要注意几点：

   1)变频器V500的进线不接，但是控制线部分R1/S1需要接线，此时应该将R与R1、S与S1之间的跳线去掉，否则就会对变频器造成损坏；

   2)变频器V500与能量反馈装置FR-CV之间的电力连接部分是N和P，即直流母线互连，此时两者的方向不能混淆，且两者之间不能用空气断路器；

   3)能量反馈装置FR-CV的进线整流和回馈逆变的三相连接部分必须保持同相位，即R与R2、S与S2、T与T2为同相位；

   4)需要将变频器V500的数字量输入任意一个端子设置为X10（参数Pr. 180～Pr.183、Pr.187) 。

    图2.46    三菱FR-CV能量反馈装置与变频器连接方式

    在完成连接后，必须对变频器V500设置相应的参数，尤其是参数Pr.30需要设置为“2”，即能量反馈方式。