變頻調(diào)速能量回饋控制技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(完整版)
【正文】 將直流母線電壓線性地變?yōu)槿蹼妷盒盘?，該信號?jīng)變換后為回饋電流提供控制信號，以決定是否開啟逆變裝置進行能量回饋。采用上述的全控型器件作為有源逆變的功率開關(guān)器件可以提高系統(tǒng)的效率，抑制諧波和機械噪聲，這使得基于全控型器件的能量回饋控制系統(tǒng)已經(jīng)成為研究的重點。 2) 這種結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生任何異常的高次諧波電流成分，同時它控制方便，不需要輔助關(guān)斷電路，是一種經(jīng)濟可行的方式。為了避免整流與有源逆變在一點來回切換，回饋電流采用滯環(huán)控制方式。為了獲得連續(xù)的電流波形， 等人又提出了一種新的方案，即 MCC 方式。 1) 多脈寬調(diào)制 (MPWM)方式 采用一個電抗器和一個大功率晶體管作為能量暫存環(huán)節(jié)。 2) 直流回路電壓降低將使常規(guī) 380V交流電機得不到充分利用。國內(nèi)關(guān)于能量回饋控制的研究正在進行，但基本上都處于實驗階段，目前已經(jīng)見到有關(guān)的文獻報道，但尚未見這方面產(chǎn)品的報道。而以 GTR、IGBT 為代表的全控型器件耐壓較低，過高的泵升電壓有可能損壞開關(guān)器件、電解電容，甚至?xí)茐碾姍C的絕緣，從而威脅系統(tǒng)安全工作，這就限制了通用變頻器的應(yīng)用范圍。本文討論的就是變頻調(diào)速系統(tǒng)節(jié)能控制的第二個環(huán)節(jié)－變頻調(diào)速能量回饋控制技術(shù)。設(shè)計了一種基于智能功率模塊 IPM 的新型控制系統(tǒng)，并詳細介紹了主電路、控制電路、驅(qū)動和保護電路的設(shè)計思路。最后指出了能量回饋技術(shù)的發(fā)展趨勢。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。 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。 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。 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。 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 。 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。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。 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。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。 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)。 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。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、 eb、 ec 具有同頻同相位的電流信號，經(jīng) PWM 電流控制器與實際電流 ia、 ib、 i
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