變頻調(diào)速能量回饋控制技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢-wenkub
2023-05-19 15:05:13 本頁面
【正文】 電機的損耗最小而效率最高？怎樣才能使生產(chǎn)機械儲存的能量及時高效地回饋到電網(wǎng)？這正是提高效率的兩個重要途徑。在能源資源日趨緊張的今天，這項研究無疑具有十分重要的現(xiàn)實意義。但是通用變頻器不能直接用于需要快速起、制動和頻繁正、反轉(zhuǎn)的調(diào)速系統(tǒng)，如高速電梯、礦用提升機、軋鋼機、大型龍門刨床、卷繞機構(gòu)張力系統(tǒng)及機床主軸驅(qū)動系統(tǒng)等。 3 國內(nèi)外能量回饋技術(shù)研究現(xiàn)狀 為了解決電動機處于再生發(fā)電狀態(tài)產(chǎn)生的再生能量，德國西門子公司已經(jīng)推出了電機四象限運行的電壓型交 直 交變頻器，日本富士公司也成功研制了電源再生裝置，如 RHR 系列、 FRENIC 系列電源再生單元，它把有源逆變單元從變頻器中分離出來，直接作為變頻器的一個外圍裝置，可并聯(lián)到變頻器 的直流側(cè)，將再生能量回饋到電網(wǎng)中。 (2) 電阻發(fā)熱嚴重，影響系統(tǒng)的其他部分正常工作。 4 能量回饋系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu) 按照所選用的功率開關(guān)器件的不同，能量回饋系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)可分為半控器件型結(jié)構(gòu)和全控器件型結(jié)構(gòu)兩大類?；舅悸肥窃诳煽卣鳂虻幕A(chǔ)上再反并聯(lián)一套有源逆變裝置，當電動機處于電動狀態(tài)時，整流橋 T’1~T’6工作 。 為此人們又提出了一種可行的解決辦法，就是將有源逆變器通過升壓變壓器與電網(wǎng)相連，整流電路改為不可控。雖然可以采用電壓、電流滯環(huán)控制方法來克服這一缺陷，但所有的控制均基于對逆變角 β的控制，這就大大增加了 β角的控制難度。 α900時，晶閘管 S1~S6工作在整流狀態(tài)， Tr 和 Th 不工作，電抗器 L‘起續(xù)流作用 。缺點是它的輸出波形包含大量的低次奇次諧波，噪聲大，同時能量回饋過程間斷進行，回饋效率低，能量損耗較大，功率因數(shù)低。 3) 可調(diào)的庫克 (MCC)方式 該方案是在 MPWM 方式的基礎(chǔ)上增加一只大型電容器，通過控制電容器的充放電來保證能量回饋過程的連續(xù)，工作原理同 MPWM 一樣，先將再生能量儲存在電感中，待條件 滿足后再將能量回饋到電網(wǎng)中。其主電路結(jié)構(gòu)如圖 4 所示。該電路的工作原理如下 :當直流母線電壓達到一定值 (如 740V)時開通 Q1，將能量回饋到電網(wǎng)，同步整流器 SR 以 a=1800 的固定相位角工作。其中大功率晶體管 Q2 在每次晶閘管換相時都觸發(fā)導通一次，即每 600 相位角導通一次，為晶閘管提供零電壓鉗位，這樣就可以確保晶閘管可靠地換相，并可以省去強迫換流電路。 3) 通過在回路中增加電阻 R1 和開關(guān) Q2，提供了能耗制動的可選方式，可以實現(xiàn)緊急制動。需要復雜的輔助關(guān)斷電 路，從而使裝置成本增加，體積增大，可靠性降低，動 態(tài)響應(yīng)慢。目前國內(nèi)外流行的控制方式僅對電流回路進行滯環(huán)控制，雖然控制方式和控制電路比較簡單，但系統(tǒng)的主要控制對象 回饋電流的控制精度難以保證，從而造成系統(tǒng)的動態(tài)性能和抗干擾性能較差 ，功能不夠完善。其中，同步信號電路是有源逆變的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，回饋電流的檢 測與控制則是系統(tǒng)的控制核心和難點。 電流檢測及控制電路使回饋系統(tǒng)成為閉環(huán)控制系統(tǒng)。采用 PID 調(diào)節(jié)器和 SG3525A 型PWM 控制芯片進行脈寬調(diào)制，綜合了滯環(huán)控制方式和 PWM 控制方式的優(yōu)點，使系統(tǒng)能快速、準確地控制回饋能量。 5 能量回饋技術(shù)的新發(fā)展 雙 PWM控制技術(shù) 交 直 交電壓型變頻器的主電路輸入側(cè)一般是經(jīng)三相不控橋式整流器向中間直流環(huán)節(jié)的濾波電容充電，然后通過 PWM 控制下的逆變器輸入到交流電動機上。傳統(tǒng)的制動方法是在中間直流環(huán)節(jié)電容兩端并聯(lián)電阻消耗能量，這既浪費了能量，又不可靠，而且制動慢 。位變頻器雙 PWM 控制結(jié)構(gòu)，其中 ia*、 ib*、 ic*是與電網(wǎng)電壓 ea、
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