能量回馈主要应用场合

随着变频器应用领域的拓宽，这个应用技术将大有发展前途，具体来讲，主要用在矿井中的吊笼（载人或装料）、斜井矿车（单筒或双筒）、起重机械、电梯运行等行业 。

近年来，国内外对变频器的研究和应用取得飞速的进步，尤其是通用变频器在工业生产中得到了广泛的应用。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，传动系统中的机械能通过电动机转换成电能，变频器中续流二极管将这种能量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。

特别是要求快速起、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，在电容上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, 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，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。提出了一种新颖的能量回馈控制方案并设计了相应的电路，实验结果验证了该方法的正确性和有效性。

1、 使用专用高速DSP芯片，及时准确跟踪电网电压，反馈冲击小，效率高

2、采用相幅控制算法PWM脉宽调制技术

3、采用高速IGBT开关器件，开关损耗少，运行效率高

4、网侧电流波形正弦化，电流总谐波（THD）远小于5%。

5、功率因数近似等于1；或可用于电网的功率补偿

6、网侧功率因数可调，可再生能源回馈并网装置可以做到负功率因数运行。

7、无需专用变压器，故可适于各种应用

8、无需制动斩波器，可选配制动电阻增强系统安全性

9、采用能量回馈专用电抗器，dv/dt耐冲击性高，铁芯损耗低，长寿高效

10、采控制系统网侧呈电流源特性，容易做成多单元并联装置，易于可再生能源回馈并网装置大功率化

11、具有直流接反、过流、短路、温度以及网侧电压异常等保护功能

12、具有动态响应快，能在短时间内输出大电流，整体效率高等优点

13、采用长寿命滚珠轴承风扇整机强迫风冷，设备工作温度低，回馈效率高

14、符合多种严格的国家和行业标准

在通用变频器、 异步电动机和机械负载所组成的变频调速传统系统中，当电动机所传动的位能负载下放时，电动机将可能处于再生发电制动状态；或当电动机从高速到低速（含停车）减速时，频率可以突减，但因电机的机械惯性，电机可能处于再生发电状态，传动系统中所储存的机械能经电动机转换成电能，通过逆变器的六个续流二极管回送到变频器的直流回路中。此时的逆变器处于整流状态。这时，如果变频器中没采取消耗能量的措施，这部分能量将导致中间回路的储能电容器的电压上升。如果当制动过快或机械负载为提升机类时，这部分能量就可能对变频器带来损坏，所以这部分能量我们就应该考虑考虑了。

在通用变频器中，对再生能量最常用的处理方式有两种：(1)、耗散到直流回路中人为设置的与电容器并联的“制动电阻”中，称之为动力制动状态；(2)、使之回馈到电网，则称之为回馈制动状态（又称再生制动状态）。还有一种制动方式，即直流制动，可以用于要求准确停车的情况或起动前制动电机由于外界因素引起的不规则旋转。

有许多专家谈论过有关变频器制动方面的设计与应用，尤其是近些时间有过许多关于“能量回馈制动”方面的文章。今天，提供一种新型 的制动方法，它具有“回馈制动”的四象限运转、运行效率高等优点，也具有“能耗制动”对电网无污染、可靠性高等好处。

能量回馈能耗制动

利用设置在直流回路中的制动电阻吸收电机的再生电能的方式称为能耗制动。其优点是构造简单，对电网无污染（与回馈制动作比较），成本低廉；缺点是运行效率低，特别是在频繁制动时将要消耗大量的能量且制动电阻的容量将增大 。

一般在通用变频器中，小功率变频器（22kW以下）内置有了刹车单元，只需外加刹车电阻。大功率变频器（22kW以上）就需外置刹车单元、刹车电阻了。

能量回馈回馈制动

实现能量回馈制动就要求电压同频同相控制、回馈电流控制等条件。它是采用有源逆变技术，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。

回馈制动的优点是能四象限运行，电能回馈提高了系统的效率。其缺点是：(1)、只有在不易发生故障的稳定电网电压下（电网电压波动不大于10%），才可以采用这种回馈制动方式。因为在发电制动运行时，电网电压故障时间大于2ms，则可能发生换相失败，损坏器件。(2)、在回馈时，对电网有谐波污染。(3)、控制复杂，成本较高 。

1、 回馈节能基本原理

将运动中负载上的机械能（位能、动能）通过能量回馈装置变换成电能（再生电能）并回送给交流电网，供附近其它用电设备使用，使电机拖动系统在单位时间消耗电网电能下降，从而达到节约电能的目的。

2、回馈节能解决方案

能量回馈装置的作用就是能有效的将电动机的再生电能高效回送给交流电网，供周边其它用电设备使用，节电效果十分明显，一般节电率可达15%～45%。此外，由于无电阻发热元件，机房温度下降，可以节省机房空调的耗电量，在许多场合，节约空调耗电量往往带来更优的节电效果。

在电梯、矿山提升机、港口起重机、工厂离心机、油田抽油机等许多场合，都会伴随着负载势能、动能的变化。比如，提升机、起重机等在下放重物时势能会减小，离心机设备在停机时，动能会减小。而由能量守恒定律我们知道，能量是不会凭空消失的，那么这部分能量到哪里去了呢？答案是通过电机转换成为了再生电能。实际上，在采用变频调速的设备里，这部分电能一般是通过能耗制动电阻再转换为热能白白浪费掉了的。