变频器电容反馈制动详解

上面介绍了通用变频器传动系统中对再生能量的常用的处理方法，即能耗制动法和能量回馈法等。前者利用设置在变频器直流回路中的制动单元控制制动电阻吸收再生电能，即所谓能耗制动。这种方法的优点是结构简单，成本低廉，缺点是运行效率低，产生的热量大，使变频器的运行环境劣化。后者可将再生电能回馈至电网，且回馈电能的电压、频率、相位与电网相同。优点是运行效率高，且能四象限运行；缺点是对电网的运行稳定性要求较高，即只能应用于不易发生故障的稳定电网，另外再生能量回馈电网时，对电网有谐波污染，同时，回馈制动的控制技术复杂，成本较高。

这里介绍的电容反馈制动是在电阻制动的基础上使一部分再生能量得到利用的一种控制方式。有较高的能源利用率。

电容反馈制动的充电反馈回路是采用可逆晶闸管斩波器实现的，其主电路如图2-2所示。整流部分是由普通二极管VD1～VD6构成的不可控整流桥电路；电解电容C1、C2是滤波元件；S1是由晶闸管组成的延时开关，变频器通电瞬间断开，待电容器C1、C2充电至一定幅度时导通，用于限制变频器通电瞬间过大的充电涌流；由IGBT功率模块V1、V2、充电反馈电抗器L及法拉级大容量电解电容器C构成充电、反馈回路；逆变部分由IGBT功率模块V5～V10组成。

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图2-2 电容反馈制动电路

控制电路对输入交流电压和直流电路电压实时进行监控，并决定是否向V1发出充电信号。当变频调速系统的电动机工作在发电运行状态，输入交流电压以及所对应的直流电压达到设定值时（例如交流380V和直流530V。直流530V是交流380V输入电压经三相桥整流后的电压峰值，变频器驱动电动机运行在电动状态时，通常只能达到平均值，低于直流530V），控制电路使V3关断，V1导通，发电状态的再生能量对电解电容器C进行充电，此时电抗器L与电解电容器C分压，从而确保电解电容器C工作在安全电压范围内。当电容器C上电压达到设定值（例如直流370V），而系统仍处于发电状态时，控制电路使V4导通，启动制动单元，通过制动电阻DR实现能耗制动，消耗多余的能量。

电动机运行在电动状态时，控制电路通过对电容器C上的电压以及直流回路电压的检测，控制功率模块V3的开关频率及占空比，使电抗器L上形成一个瞬时左正、右负的电压，再加上电容器C上的电压，就能实现从电容器到直流回路的能量反馈过程，并控制反馈电流，确保直流电路电压不出现过高值。