整流回饋逆變控制系統(tǒng)

1、1.公共直流母線的結(jié)構(gòu)與配置公共直流母線技術(shù)是在多電機(jī)交流調(diào)速系統(tǒng)中，采用單獨(dú)的整流/回饋裝置為系統(tǒng)提供一定功率的直流電源，調(diào)速用逆變器直接掛接在直流母線上。當(dāng)系統(tǒng)工作在電動狀態(tài)時，逆變器從母線上獲取電能；當(dāng)系統(tǒng)工作在發(fā)電狀態(tài)時，能量通過母線及回饋裝置直接回饋給電網(wǎng)，以達(dá)到節(jié)能、提高設(shè)備運(yùn)行可靠性、減少設(shè)備維護(hù)量和設(shè)備占地面積等目的。一、公共直流母線控制系統(tǒng)的組成公共直流母線控制系統(tǒng)通常由整流/回饋單元、公共直流母線、逆變單元等組成?；仞亞卧煞譃橥ㄟ^自耦變壓器的能量回饋和不通過自耦變壓器的能量回饋兩種方式。通過自耦變壓器的能量回饋可提高回饋支路中的電源電壓，目的是在能量回饋過程中不必降低中間

2、回路電壓，使得逆變器能夠獲得一個較恒穩(wěn)的直流電源；不通過自耦變壓器的能量回饋實(shí)際上是保持系統(tǒng)一直處在回饋狀態(tài)，在整流過程中依靠持續(xù)降低具有相角控制的中間回路的電壓來實(shí)現(xiàn)。1。整流/回饋裝置：整流/回饋單元把交流電源轉(zhuǎn)換為電壓穩(wěn)定的直流電源，即使在逆變器能量回饋到電網(wǎng)時，該電壓在規(guī)定范圍內(nèi)仍保持恒定。整流/回饋單元的功率部分一般由2個反并聯(lián)晶閘管橋組成，可在輸入端電網(wǎng)和逆變器中間回路之間整流和回饋。2。逆變器：逆變單元把電壓穩(wěn)定的直流電源轉(zhuǎn)化為電壓、頻率可調(diào)的交流電源，以滿足電機(jī)平滑調(diào)速的目的。二、系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)1。公共直流母線系統(tǒng)是解決多電機(jī)傳動技術(shù)的最優(yōu)方案，很好地解決了多電機(jī)間電動狀態(tài)和發(fā)電狀

3、態(tài)之間的矛盾。在同一系統(tǒng)中，同一時刻不同裝置可工作在不同的狀態(tài)，整流回饋單元保證了公共直流母線電壓的穩(wěn)定供給，又將多余的能量回饋給電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了再生能源的合理利用。2。公共直流母線系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，工作穩(wěn)定。在多電機(jī)傳動系統(tǒng)中省去了大量的制動單元、制動電阻等外圍設(shè)備，節(jié)省了設(shè)備占地面積和設(shè)備維護(hù)量，減少了設(shè)備故障點(diǎn)，提高了設(shè)備的整體控制水平。3。在輥道等多電機(jī)傳動的場合應(yīng)用公共直流母線技術(shù)是輥道調(diào)速的一種發(fā)展方向，它能在取得較高的動靜態(tài)性能、調(diào)速精度的同時將系統(tǒng)再生能量加以合理利用和回收。2.AB變頻器公共直流母線和能量回饋方案一、概述在同一時刻相鄰變頻器驅(qū)動的電機(jī)有的處于電動有的處于發(fā)電狀態(tài)，

4、處于電動狀態(tài)的電機(jī)消態(tài)能量，處于發(fā)電狀態(tài)的電機(jī)產(chǎn)生能量，產(chǎn)生的能量要么通過能耗制動以熱量的形式散發(fā)出去，要么通過能量回饋單元返回電網(wǎng)中去，如果能夠?qū)l(fā)電狀態(tài)電動機(jī)的能量直接傳給電動狀態(tài)的電機(jī)，那么能耗制動所浪費(fèi)的電能或者能量回饋單元的設(shè)備購置費(fèi)用都可以節(jié)省出來，這就是直流母線產(chǎn)生的初衷。在一套直流母線系統(tǒng)中，當(dāng)電動所需能量大于發(fā)電產(chǎn)生的能量時，整套系統(tǒng)從電網(wǎng)中吸取能量；當(dāng)短時間內(nèi)發(fā)電產(chǎn)生的能量大于電動所需能量時，系統(tǒng)中多余的能量還是要靠能耗制動或能量回饋單元來消耗的。在AB變頻器的產(chǎn)品應(yīng)用中，公共直流母有兩種使用方法，一種是公共直流母線方案，使用獨(dú)立的整流單元+獨(dú)立的逆變單元，另一種是公共交流

5、直流母線方案，將各個獨(dú)立交流變頻器的直流端子直接連起來。在第一種方案中，我們把整流單元或含有能量回饋功能的整流單元叫做前端，按有無能量回饋功能把前端分為兩種，沒有能量回饋功能的前端叫NFE（Non-regenerative front end），NFE使用二極管或可控硅整流，有能量回饋功能的前端叫做AFE（Active-regenerative front end），AFE使用IGBT整流。AB的NFE有兩種，使用二極管的20T系列和使用可控硅的20S系列，AFE是使用IGBT的1336R系列。20T20S1336RAB變頻器中可以用于公共直流母線的有PF40P、PF700和PF700S三個系

6、列。二、NFE前端1、20T系列20T系列有兩款產(chǎn)品，輸入電壓分別是240-480VAC和500-600VAC，直流母線電流都是120A，當(dāng)輸入電壓為380VAC時，直流母電壓為510VDC。20T產(chǎn)品列表如下：輸入電壓直流母線電流直流母線電流240-480VAC325-650V120A500-600VAC675-810V120A注：直流母線電壓=輸入電壓1.3520T的結(jié)構(gòu)框圖如下：由上圖可知，整流單元中己經(jīng)內(nèi)置了雙直流電抗器，用于滿足二類EMC電磁干擾要求（工業(yè)環(huán)境）的RFI濾波器，用于削弱直流母線過電壓的阻容耦合電路，用于輸入過電壓保護(hù)的壓敏電阻，和過熱保護(hù)的熱敏繼電器。20T可以單獨(dú)使

7、用，也可以并聯(lián)使用，最多可以使用兩個20T前端并聯(lián)組成240A，輸出功率120KW的前端。20T單獨(dú)使用方案如下，輸入電抗器一般為3%阻抗：兩個20T并聯(lián)使用方案如下：2、20S系列20S產(chǎn)品列表如下：輸入電壓直流母線電壓直流母線電流400/480VAC540/650V400A，600A，1000A600/690VAC675/930V1000A20S系列的400A和600A整流單元結(jié)構(gòu)框圖如下：整流單元己經(jīng)內(nèi)置輸入交流和輸出直流熔斷器。400A和600A的整流單元不可以并聯(lián)使用。單獨(dú)使用時400A的整流單元最大輸出功率200KW，600A的整流單元最大輸出功率300KW。1000A的整流單元有

8、三種，獨(dú)立單元、并聯(lián)主機(jī)和并聯(lián)從機(jī)，所需直流母電流小于1000A時可以使用獨(dú)立單元或并聯(lián)主機(jī)，不可以使用并聯(lián)從機(jī)。當(dāng)所需直流母線電流大于1000A時使用一臺并聯(lián)主機(jī)+N臺并聯(lián)從機(jī)（N小于等于4），最多可以使用一臺并聯(lián)主機(jī)帶四臺并聯(lián)從機(jī)組成4750A的前端供電能力。1000A獨(dú)立單元結(jié)構(gòu)框圖如下：1000A的并聯(lián)主機(jī)結(jié)構(gòu)框圖如下：400A、600A和1000A的整流單元單機(jī)應(yīng)用方案如下：1000A的并聯(lián)從機(jī)結(jié)構(gòu)框圖如下：1000A單元多機(jī)并聯(lián)方案如下：三、AFE前端AFE前端只有一種產(chǎn)品，就是1336R系列，1336R有兩種工作模式，一種是AFE方式（整流+能量回饋模式），另一種是能量回饋模式，

9、就是說1336R可以作為變頻器能量回饋單元使用。1336R帶有英文操作面板，操作面板與1336系列變頻器是通用的；1336R還有Scanport網(wǎng)絡(luò)接口，可以接入現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)，它的網(wǎng)絡(luò)接口特性和相關(guān)產(chǎn)品與1336系列變頻器是通用的。1336R產(chǎn)品列表如下：輸入電壓直流母線電壓直流母線電流380-480VAC510-650V48A，78A，180A1336R可以單獨(dú)使用，也可以多機(jī)并聯(lián)使用以組成輸出電流更大的前端。1336R單機(jī)應(yīng)用方案如下：1336R多機(jī)應(yīng)用方案如下：在每個1336R的直流輸出端串入共模電抗器以利于各個1336R之間的電流分配。四、公共交直流母線方案可以將各個變頻器的直流端直接

10、連起來，構(gòu)成公共交直流母線方案。不帶制動的公共交直流母線：在公共交直流母線的各個變頻器功率不同時，建議在各個變頻器的直流端串接反向并聯(lián)的的二極管串。五、公共直流母線中的能耗制動1、公共直流母線中使用外置能耗制動組件A、二極管前端阻容耦合電路用于限制過電壓。B、可控硅前端連續(xù)制動電流大于直流母線中最大變頻器額定電流的150%時，在直流母線中并聯(lián)電容。2、公共直流母線中使用內(nèi)置制動單元和外置制動電阻制動電阻接在最大的變頻器上。3、在公共交直流母線中使用外置能耗制動組件阻容耦合電路用于限制過電壓。制動單元靠近最大的變頻器，如變頻器功率一致，靠近制動最頻繁的變頻器。4、在公共交直流母線中使用內(nèi)置制動單

11、元和外置制動電阻制動電阻接在功率最大的變頻器上。六、能量回饋單元1336R既可以作為AFE前端（整流+能量回饋模式）使用，也可以做為專門的能量回饋單元使用，1336R的工作模式通過操作面板來選擇。1、一對一方式一臺1336R對一臺變頻器。2、一對多方式一臺1336R對多臺變頻器。注意圖中二極管的方向。七、注意事項(xiàng)1、當(dāng)直流母線中的逆變單元或變頻器之間功率相差很大（一般在五個功率檔以上）時，注意以下幾點(diǎn)：A、前端或能量回饋單元應(yīng)該靠近最大的逆變單元或變頻器；B、在最大的逆變單元或變頻器的直流輸入端并聯(lián)電容或反向二極管。參考資料1、AC Drives in Common Bus Configurations，介紹AB的直流母線方案2、Common DC Bus，AB直流母線產(chǎn)品選型3、Diode Bus Supply User Manual，20T二極管整流單元用戶手冊4、SCR Bus Supply User Manual，20S可控硅整流單元用戶手冊5、1336 REGEN Line Regeneration Package User Manual，1336R用戶手冊回饋過程:電機(jī)制動時處于發(fā)電狀態(tài)，能量經(jīng)逆變器饋至直流母線，直流