过电压的产生与再生制动所谓变频器的过电压,是指由于种种原因造成的变频器电压超过额定电压,集中表现在变频器直流母线的直流电压上。正常工作时,变频器直流部电压为三相全波整流后的平均值。若以380V线电压计算,
变频器过电压是变频调速系统中常见的问题,主要表现为变频器直流母线电压超出其额定值。过电压的产生通常分为两类:电源过电压和再生过电压。电源过电压通常是由于输入电源电压过高导致,但在现代变频器设计中,由于输入电压的限制,这一情况较为罕见。本文主要关注的是再生过电压。
再生过电压是由于负载的动能被“再生”为电能,即当负载(如风机、牵伸机、电梯或起重机)减速或受到外力作用时,电机转速超过同步转速,进入发电机状态。电机转子产生的电磁转矩与电机运行方向相反,形成制动转矩,将动能转化为电能,存储在变频器的直流储能电容中,导致直流母线电压上升,形成过电压。
为防止过电压,通常需要采取一些预防措施。如果对停车时间和位置没有特殊要求,可以通过延长变频器的减速时间,允许电机自然减速至停止,或者直接切断主开关器件,让电机自由滑行停止。然而,这种方式可能无法满足特定的停车需求。
对于需要快速停车或准确停车的情况,可以使用直流制动(DC制动)功能。直流制动会在电机减速到一定频率后,向电机定子绕组施加直流电流,形成静态磁场,转子绕组切割磁场产生制动转矩,将动能转化为热能消耗在电机内部。尽管这种方法效率较低且可能导致电机过热,但它适合用于停车制动。
延长减速时间是针对负载GD2(飞轮力矩)过大导致的过电压问题的有效策略。延长减速时间可以控制再生电压对变频器的充电速率,利用变频器自身20%的再生制动能力,减少过电压的出现。
对于那些经常处于再生制动状态的负载,如位能负载,单纯的能量消耗或直流制动可能不够,此时需要使用再生制动。再生制动可以通过变频器的制动单元自动控制制动转矩,根据负载需求消耗再生能量。再生制动可分为三种类型:
1. 能量消耗型:在直流回路并联制动电阻,当电压过高时,通过功率管将再生能量转化为热能消耗掉。
2. 并联直流母线吸收型:适用于多电机系统,共享直流母线,制动状态的电机产生的再生能量由电动状态的电机吸收,剩余部分通过制动电阻消耗。
3. 能量回馈型:通过可逆的网侧变流器,将再生能量直接回馈给电网,实现能量的高效利用。
选择哪种制动方式取决于系统的具体需求和条件,如电源稳定性、电机类型和负载特性等。正确的预防措施能够确保变频器系统的稳定运行,提高设备的使用寿命,并减少不必要的停机时间。