第一篇：變頻調速器回饋制動單元的設計[最終版]

引言

隨著電力傳動及控制技術的發展，變頻調速越來越廣泛地應用于工農業各領域，很好地解決了交流電動機的調速問題。而通用變頻器常采用交直流電壓型逆變器拓樸結構，只能運行在一、三象限。為獲得電動機的制動要求，常采用電阻吸收直流側的泵升能量，由于制動電阻放電時受電阻設計溫升的限制，只能規定在較短時間的制動；另一方面這種依靠電阻放電的制動模式無法實現快速的動態響應；而對大功率變頻器，電阻制動更為困難。為此我們設計了一種采用PWMAC／DC變換器控制的變頻器能量回饋制動單元，與電阻放電制動相比，不僅獲得了快速的動態響應，而且把制動電能回饋至電網，且能長期運行，使變頻器真正實現了回象限運行。另外能量回饋制動單元工作時其網側電流為正弦波并為單位功率因數，克服了可控硅有源逆變單元運行時對電網的諧波污染。控制系統的構成及原理

如圖2—1，控制系統主電路采用單相PWMAC／DC變換器拓樸結構，L為交流進線電感以實現網側電流PWM控制，T1～T4采用IPM模塊，從而提高了功率開關工作的可靠性并簡化了硬件設計。

回饋單元的直流側并接于變頻器的直流母線PN端，交流側并接于電網。

系統采用80C196MC16位單片微處理器控制，即完成2-1虛框中的運算與PWM波形生成任務。控制系統要用電壓外環和電流內環的雙環結構。電壓外環檢測變頻器直流側電壓，一旦變頻器快速降頻制動時，逆變器泵升電壓上升至回饋電壓V＊時，電壓環立即動態調節，使實際電壓穩定在V＊附

近。為避免整流電路與回饋單元同時工作，V＊電壓值一般選擇為0．85 Vdm（Vdm為變頻器過壓保護值），并加入一定滯環以防振蕩。而電流環則按電壓調節要求迅速調節網側電流使網側電流為正弦波且與電網電壓反相（功率因數為－1），使直流電能快速回饋至電網，其網側電流、電壓矢量如圖2—2所示。

在調節器設計上，外環電壓調節器采用積分分離PID算法使電壓控制具有動態響應快、超調小等優點，而電流環的電流控制則采用基于電壓前饋的電流無差拍控制，使網側電流具有快速跟隨性能。3 電流控制算法

如圖2—1，設Ve為純正弦波，Ve＝Vemsinωt；Vn為變流器交流端電壓的基波分量，則

式中R為輸入回路等效電阻。考慮tn→tn＋T一個穩態開關周期（T為開關周期），如果開關頻率足夠高，在一個穩態開關周期中Ve可由對應的瞬時值Ve（tn）代替。對式（3—1）在tn→tn＋T時段上離散化得：

式（3—5）表明：若按式（3—5）運算并控制變流器交流端輸出電壓Vn（tn）就可以實現電流無差拍

控制，使系統具有較好的跟蹤性。而式（3—5）右邊如果忽略R則體現了電流控制系統具有電流反饋［i＊（tn）－i（tn）］加電壓前饋Ve（tn）的控制特性。

如果PWM調制采用三角波調制方案，并設三角波峰—峰值為2 h，調制波函數為y（t），顯然： 回饋單元容量參數設計

回饋單元容量參數主要包括回饋單元功率模塊電流參數和電壓參數。

由于回饋單元直流側與變頻器直流側并接，故功率模塊電壓參數應與變頻器功率模塊電壓參數一致，如220V系列選擇600V耐壓模塊，380V系列選擇1 200V耐壓模塊。

下面討論回饋單元功率模塊電流參數的選擇。

這一參數主要通過最快啟動、制動能量傳遞的對比研究而定量獲得。

對于啟動過程，設變頻器驅動電動機由零速快速升速至所允許的最高轉速，其對應的角速度為ωm，若變頻器采用最大電流（IBm）限流啟動模式，并設最短加速時間為T1，若變頻器采用線性V／f模式，則加速過程變頻器輸出電壓、電流曲線近似如圖4—1所示。

這里假設電機線性加速，變頻器線性升壓，此時變頻器輸出電能以驅動電機旋轉，由能量平衡關系 易得：

式中η1為變頻器輸

第二篇：選擇是用能耗制動單元？還是能量回饋單元？

選擇是用能耗制動單元？還是能量回饋單元？

制動的概念:指電能從電機側流到變頻器側（或供電電源側）,這時電機的轉速高于同步轉速.負載的能量分為動能和勢能.動能(由速度和重量確定其大小）隨著物體的運動而累積。當動能減為零時，該事物就處在停止狀態。機械抱閘裝置的方法是用制動裝置把物體動能轉換為摩擦和能消耗掉。對于變頻器，如果輸出頻率降低，電機轉速將跟隨頻率同樣降低。這時會產生制動過程.由制動產生的功率將返回到變頻器側。這些功率可以用電阻發熱消耗。在用于提升類負載,在下降時, 能量(勢能)也要返回到變頻器(或電源)側,進行制動.這種操作方法被稱作“再生制動”，而該方法可應用于變頻器制動。在減速期間，產生的功率如果不通過熱消耗的方法消耗掉，而是把能量返回送到變頻器電源側的方法叫做“功率返回再生方法”。在實際中，這種應用需要“能量回饋單元”選件。選擇是用能耗制動單元？還是能量回饋單元？

一.能耗制動和回饋制動就效果而言，是一樣的。都是為電機提供制動電流的通路。二.如何選擇是用能耗制動單元？還是回饋單元？這要通過這兩種制動模式的特點來決定。前者如果100%長期連續工作，制動單元和制動電阻要選擇的功率足夠大，這對于大功率的制動帶來了不方便，比如說電阻的散熱問題和體積問題很突出呀，而后者，就可以連續的100%的工作。體積相對能耗制動而言很小。但是，能耗制動的成本比回饋制動的要小很多。

綜上得到的結論是：，對于短時制動的系統，毫不猶豫地選擇能耗制動單元+電阻，經濟省錢。對于長期100%功率制動的系統，必須要采用能量回饋單元，沒商量。對于15kW以下的系統，推薦使用能耗制動，不論是短時的還是長期的。因為從成本上說是合算的（即便是100%的功率連續制動）。

第三篇：變頻調速器在中央空調系統中的應用

變頻調速器在中央空調系統中的應用 1 引言

在工農業行產各人們的日常生活中，經常需要對一些物理量進行控制，如空調系統的溫度、供水系統的水壓、通風系統的風量等，這些系統絕大多數是用交流電機驅動的。以前由于電機的轉速無法方便調節，為了達到對上述物理量的控制，人們只好采用一些簡單的方法，如用檔板調節風量，用閥門來調節流量壓力等，致使這些系統不僅達不到很好的調節效果，而且大量的電能被檔板和閥門白白浪費。據統計，我國目前使用的風機、水泵大約有25%的能量是無謂消耗。因此，國家經貿委于1994年下發了763號文件《關于加強風機、水泵節能改造的意見》，鼓勵支持變頻節能技術在各行各業推廣使用。另外，根據交流電機的特性，要實現連續平滑的速度調節，最佳的方法就是采用變頻調速器，變頻器是將標準的交流電轉成頻率、電壓可變的交流電，供給電機并能對電機轉速成進行調節的裝置。采用變頻器進行風機、水泵的節能改造，不僅避免了由于采用擋板或閥門造成的電能浪費，而且還會極大提高控制和調節的精度，我們可以真正方便地實現恒溫空凋系統和恒壓供水系統。中央空調系統

大、中型中央空調由3部分組成:(1)制冷、制熱站(2)空調水管網系統

(3)空調末端裝置(空調機組，風機盤管和新風機組等)大、中型中央空調系統框圖如圖1所示。

圖1 大、中型中央空調系統框圖

工作原理:采用設備中的風扇使室內空氣循環，并通過設備中的冷、溫水盤管來冷卻和加熱，以達到空調的目的。盤管中的冷、溫水由機房中的制冷設備和鍋爐提供。

該系統的缺點是:設備配置較大，風機噪音大。當環境溫度變化或冷、熱負荷變化時，只能通過增減冷、溫水循環泵數量或使用擋風板的方法來調節室內溫度，既耗費能源又造成環境溫度波動。3 負載與節能關系

(1)負載類型與節能關系,生產機械各式各樣，種類繁多，但負載類型主要分3類，它們與節能的關系見表1

(2)幾種典型負載與節能關系

由于中央空調系統中都是各種風機、泵類負載，根據流體學原理可知，P}n3，故應用變頻器后，節能效果顯著。表2列出風機、泵類負載應用變頻器后，在不同流量Q、轉速n、由功率P(額定值的相對百分數)在某頻率值時的節能率。中央空調變頻調速系統的控制依據

中央空調系統的外部熱交換由2個循環水系統來完成。循環水系統的回水與進(出)水溫度之差，反映了需要進行熱交換的熱量。因此，根據回水與進(出)水溫度之差來控制循環水的流動速度，從而控制了熱交換的速度，是比較合理的控制方法。(1)冷凍水循環系統的控制

由于冷凍水的出水溫度是冷凍機組“冷凍”的結果，常常是比較穩定的。因此，單是回水溫度的高低就足以反映房間內的溫度。所以，冷凍泵變頻調速系統，可以簡單地根據回水溫度進行如下控制:回水溫度高，說明房間溫度高，應提高冷凍泵的循環速度，以節約能源。反之則反。總之，對于冷凍水循環系統，控制依據是回水溫度，即通過變頻調速，實現回水的恒溫控制。原理圖見圖2。

圖2 冷凍水循環系統的控制原理圖

(2)冷卻水循環系統的控制

由于冷卻塔的水溫是隨環境溫度而變的，其單測水溫不能準確地反映冷凍機組內產生熱量的多少。所以，對于冷卻泵，以進水和回水間的溫差作為控制依據，實現進水和回水間的恒溫差控制是比較合理的。溫差大，說明冷凍機組產生的熱量大，應提高冷卻泵的轉速，增大冷卻水的循環速度;溫差小，說明冷凍機組產生的熱量小，可以降低冷卻泵的轉速，減緩冷卻水的循環速度，以節約能源。冷卻水循環系統的控制原理圖見圖3。

圖3 冷卻水循環系統的控制原理圖 5 中央空調末端送風機的變頻控制

隨著生活水平的提高，人們已開始關注生活與工作環境的舒適性。大型公共建筑(如商場、賓館、影劇院等)均設置有中央空調系統，而大多數中央空調的運行，絕大部分末端機采用開/關控制方式，難以滿足人們對舒適感的要求。變頻技術的飛速發展，成本進一步下降，使得這一要求成為現實。

圖4 手動調節控制終端

5.1 調節風量

在中央空調系統中，冷、暖的輸送介質通常是水，在末端將與熱交換器充分接觸的清潔空氣由風機直接送入室內，從而達到調節室溫的目的。

在輸送介質(水)溫度恒定的情況下，改變送風量可以改變帶入室內的制冷(熱)量，從而較方便地調節室內溫度。這樣，便可以根據自己的要求來設定需要的室溫。

調整風機的轉速可以控制送風量。使用變頻器對風機實現無級變速，在變頻的同時，輸出端的電壓亦隨之改變，從而節約了能源，降低了系統噪音，其經濟性和舒適性是不言而喻的。5.2 控制方式的確立

(1)在室內適當的位置，安裝手動調節控制終端，如圖4所示，調速電位器VR和運行開關KK置于控制終端盒內，變頻器的集中供電由空氣開關控制，需要送電時在配電控制室直接操作。

調整頻率設定電位器VR，可以改變變頻器的輸出頻率，從而控制風機的送風量，關閉時斷開KK即可，此方式成本低廉，隨意性強。

(2)當室外溫度變化，或者冷/暖輸送介質溫度發生改變時，將可能造成室溫隨之改變，對環境舒適要求較高的消費群體，則可以采用自動恒溫運行方式，如圖5所示。

圖5 自動恒溫運行方式

選擇內置PID軟件模塊的變頻器。控制終端的方式同手動方式。電位器用來設定溫度(而不是調整頻率)。變頻器通過采集來自反饋端VPF/IPF的溫度測量值，與給定值作比較，送入PID模塊運算事自動改變U、V、W端子的輸出頻率，調整送風量，達到自動恒溫運行。

(3)送風機的分布可能不是均勻的，對于稍大的室內空間，則可以采用“區域溫度平均法”策略調節送風量，以滿足特殊需要量場所。

(4)為降低成本，個別的變頻器可能沒有內置PID軟件模塊，選用外加PID調節器即可。5.3 應用方案的系統考慮

(1)共振(動):選擇末端送風機時，應考慮測試其在全轉速范圍的共振轉速點，應避免電機工作于這樣的轉速區，通過設定變頻器的回避頻率及其寬度值，則可以避免電機運行于該轉速區域。

(2)節能:風機屬于平方轉矩負載，應用時，選擇風機、泵類專用變頻器(亦稱為節能型變頻器)較好，并將其轉矩曲線(V/F)設定為“平方轉矩”，這樣可以達到較好的節能效果。

(3)安裝:變頻器應裝于末端機的“隔離室”內，除保證良好的散熱外，還應讓其不置身于潮濕環境下。亦需考慮中央空調在制冷或制熱時末端機自身的溫度影響。

(4)頻率限制:電機轉速較低時，散熱效果較差:轉速過大，則會引起因風速過高而造成的不適當狀態，如制冷時，可能因風速過大，致辭使冷凝水不能被吸水盤完全接收，造成外漏。應選擇適宜的上、下限頻率，下限頻率以不小于15Hz為宜，上限頻率不要超過60Hz，根據最大風速確定。

(5)載波頻率:將變頻器的載波頻率適當提高，則可以降低電機運行噪音，提高環境質量。

(6)多機并聯運行時，若電機距離變頻器較遠，則需調整載波頻率，以避免引起電機電流振蕩。6 機組臺數控制

(1)某大廈基本工況:3臺機組，一用兩備，根據大廈的熱負荷量自動控制機組運行臺數，自動保持各機組運行時間基本一致，達到最低能耗，達到最低的主機折舊。(2)解決方案

基本思路:根據回流量，供/回水溫度來調節機組運行臺數，負荷計算根據: Q=C×m×|T1-T2|∣ 注:C常數;m回水流量;T1回水溫度;T2供水溫度 當負荷大于單臺機組80%，則第2臺機組備份;當負荷大于前2臺機組的負荷總量的80%，則第3臺機組運行(80%該數值可調)。

采用PLC作為主控制器，采用摸擬量模塊進行數據采集。原理圖如圖6所示。

圖6 某大廈控制原理

第四篇：制動單元選擇

在變頻調速系統中，電機的降速和停機是通過逐漸減小頻率來實現的，在頻率減小的瞬間，電機的同步轉速隨之下降，而由于機械慣性的原因，電機的轉子轉速未變。當同步轉速小于轉子轉速時，轉子電流的相位幾乎改變了180度，電機從電動狀態變為發電狀態；與此同時，電機軸上的轉矩變成了制動轉矩，使電機的轉速迅速下降，電機處于再生制動狀態。電機再生的電能經續流二極管全波整流后反饋到直流電路。由于直流電路的電能無法通過整流橋回饋到電網，僅靠變頻器本身的電容吸收，雖然其他部分能消耗電能，但電容仍有短時間的電荷堆積，形成“泵升電壓”，使直流電壓升高。過高的直流電壓將使各部分器件受到損害。因此，對于負載處于發電制動狀態中必須采取必需的措施處理這部分再生能量。處理再生能量的方法：能耗制動和回饋制動.能耗制動的工作方式

能耗制動采用的方法是在變頻器直流側加放電電阻單元組件，將再生電能消耗在功率電阻上來實現制動。這是一種處理再生能量的最直接的辦法，它是將再生能量通過專門的能耗制動電路消耗在電阻上，轉化為熱能，因此又被稱為“電阻制動”，它包括制動單元和制動電阻二部分。

制動單元

制動單元的功能是當直流回路的電壓Ud超過規定的限值時（如660V或710V），接通耗能電路，使直流回路通過制動電阻后以熱能方式釋放能量。制動單元可分內置式和外置式二種，前者是適用于小功率的通用變頻器，后者則是適用于大功率變頻器或是對制動有特殊要求的工況中。從原理上講，二者并無區別，都是作為接通制動電阻的“開關”，它包括功率管、電壓采樣比較電路和驅動電路。

制動電阻

制動電阻是用于將電機的再生能量以熱能方式消耗的載體，它包括電阻阻值和功率容量兩個重要的參數。通常在工程上選用較多的是波紋電阻和鋁合金電阻兩種：前者采用表面立式波紋有利于散熱減低寄生電感量，并選用高阻燃無機涂層，有效保護電阻絲不被老化，延長使用壽命；后者電阻器耐氣候性、耐震動性，優于傳統瓷骨架電阻器，廣泛應用于高要求惡劣工控環境使用，易緊密安裝、易附加散熱器，外型美觀。

制動過程

能耗制動的過程如下：

能耗制動的過程如下：A、當電機在外力作用下減速、反轉時（包括被拖動），電機即以發電狀態運行，能量反饋回直流回路，使母線電壓升高；B、當直流電壓到達制動單元開的狀態時，制動單元的功率管導通，電流流過制動電阻；C、制動電阻消耗電能為熱能，電機的轉速降低，母線電壓也降低；D、母線電壓降至制動單元要關斷的值，制動單元的功率管截止，制動電阻無電流流過；E、采樣母線電壓值，制動單元重復ON/OFF過程，平衡母線電壓，使系統正常運行。

制動單元與制動電阻的選配

A、首先估算出制動轉矩

=（(電機轉動慣量+電機負載測折算到電機測的轉動慣量）*（制動前速度-制動后速度））/375*減速時間-負載轉矩

一般情況下，在進行電機制動時，電機內部存在一定的損耗，約為額定轉矩的18%-22%左右，因此計算出的結果在小于此范圍的話就無需接制動裝置；

B、接著計算制動電阻的阻值

=制動元件動作電壓值的平方/（0.1047*(制動轉矩-20%電機額定轉矩）*制動前電機轉速）

在制動單元工作過程中，直流母線的電壓的升降取決于常數RC，R即為制動電阻的阻值，C為變頻器內部電解電容的容量。這里制動 單元動作電壓值一般為710V。

C、然后進行制動單元的選擇

在進行制動單元的選擇時，制動單元的工作最大電流是選擇的唯一依據，其計算公式如下：

制動電流瞬間值=制動單元直流母線電壓值/制動電阻值

D、最后計算制動電阻的標稱功率

由于制動電阻為短時工作制，因此根據電阻的特性和技術指標，我們知道電阻的標稱功率將小于通電時的

消耗功率，一般可用下式求得： 制動電阻標稱功率 = 制動電阻降額系數 X 制動期間平均消耗功率 X 制動使用率%

制動特點 能耗制動（電阻制動）的優點是構造簡單，缺點是運行效率降低，特別是在頻繁制動時將要消耗大量的能量，且制動電阻的容量將增大。

第五篇：變頻調速的電氣制動方式及應用

變頻調速的電氣制動方式及應用

摘 要：隨著變頻器在各種生產機械的應用越來越多，根據實際情況選擇經濟有效的制動方法與制動功能是設計交流變頻調速系統十分重要的環節，也是設備安全運行的重要保證。本文詳細分析了變頻調速的電氣制動原理及制動電阻的選擇計算，并對電氣制動方式的不同種類及應用進行了詳盡的介紹。關鍵詞：變頻調速；電氣制動；應用 引言

隨著電力電子技術和自動化技術的不斷進步和發展，各類低壓變頻器的性能也越來越先進，應用范圍越來越廣泛。無論是在調速節能運行、提高生產效率、適應生產工藝要求、提高產品質量方面，還是在設備設計合理化和簡單化、減少維護成本、改善和適應環境等方面都有了廣泛的應用。在變頻器應用中，在使運動的機構減速或者停止、勢能負載的下落拖動、多級傳動的同步控制及應對負載的突變或在設備出現事故需要緊急停車時，都需要應用到變頻器的制動方式。根據實際情況選擇經濟有效的制動方法與制動功能不但是設計交流變頻調速系統十分重要的環節。也是設備安全運行的重要保證。要對變頻調速的制動方式進行合理的設置應用，就必須對變頻調速制動控制的原理及應用范圍足夠的了解。變頻調速的電氣制動原理及分類 在通用變頻調速系統中，當電動機減速或者拖動位能負載下降時，異步電動機將處于再生發電狀態，傳動系統中所儲存的機械能經異步電動機轉化電能。這種工作狀態下，電動機處于再生制動狀態，這種制動方式被稱為再生制動。在電動機處于再生發電制動狀態時，逆變器的六個回饋二極管將產生的電能回饋到直流側，此時的逆變器處于整流狀態。如果在標準型的變頻器（網側變流器為不控的二極管整流橋）中不采取另外的措施，這部分能量將導致中間回路的儲電電容器的電壓上升。如果電動機的制動并不太快，電容器電壓升高的值并不明顯，一但電動機恢復到電動狀態，這部分能量又會被負載重新利用。但在頻繁制動或負載為提升較重重物負載下降時，電容器的電壓升高就會過快過大，變頻器內的保護裝置就會動作，對變頻器進行過壓保護。

制動問題的實質在于機械能轉換為電能，電能儲存在變頻器的中間環節電解電容中，制動方案就是如何保證中間環節電解電容的電壓不超過變頻器允許的范圍。因此，解決制動問題的方法有二: 一是改變系統控制策略，合理設置變頻器參數，避免電機出現機械能轉換為電能，從源頭上消除能量的持續累積;二是將不斷積累的能量通過系統內部交換或者一定的渠道瀉放掉，即采用共用直流母線、能耗制動或者回饋制動等策略。

還有一種制動方式叫能耗制動，即再異步電動機定子通入直流電流，來達到機構準確停車或起動前制止電動機由外界因素引起的不規則旋轉。還可用于消除驅動系統在轉速接近于零時的“爬行”現象。電氣制動方式的應用

⑴再生制動

再生制動主要發生在設備的穩速運行和減速過程中。在變頻器應用中，對再生制動方式的選擇應用主要目的是解決異步電動機處于再生發電運行狀態時產生的能量問題。為了處理電動機的再生制動電能，一般大致可歸類為兩種處理方式：

① 耗散到直流回路中與電容器并聯的“制動電阻”中。這種方式又叫動力制動（有的文章又叫能耗制動）。一般情況下，若系統制動轉矩不大于電動機額定轉矩的20%時，則不需要另外的制動電阻，僅電動機內部的有功損耗的作用就可以使中間直流回路電壓限制在電壓保護的水平之下。

在小功率的通用變頻器，制動電阻內置于變頻器內或直接外接于變頻器對應端子。在制動功率較大的情況下，多數變頻控制系統采用制動單元加制動電阻（或采用多個制動單元并聯）的接線方式。制動單元就是在直流母線回路中加接一檢測直流母線電壓的IGBT管，一旦直流母線回路電壓超過一定的界限，該晶體管導通，并將過剩的電能通過與之相連接的制動電阻器轉化為熱能耗。通過制動電阻耗散這部分能量后，使電動機的制動能力大幅提高，同時縮短了機械設備減速時間，提高了生產效率。動力制動控制方式簡單，成本低，但節能效果不如回饋制動。

對于制動電阻的選擇，包括制動電阻的阻值及容量可以按照下列式計算：

RBO?UC20.1047??TB?0.2TM??n1(?）

式中UC——直流回路電壓（V）；

TB——制動轉矩（N·m）；

TM——電動機額定轉矩（N·m）；

n1——開始減速時速度（r/min）；

本式中0.2 TM指電動機內部的有功損耗可以折合成制動轉矩的部分。

由于受到制動晶體管最大允許電流IC的限制，制動電阻的最小允許值RMIN（Ω）為 Rmin?UCIC

式中UC為直流回路電壓(V)。

因此，選用的直流制動電阻RB應按照RMIN＜RB＜RBO的關系來決定。制動電阻平均消耗功率PRO的計算公式為： Pro?0.1047?(TB?0.2TM)?n1?n22?10?3（KW）

式中n1為減速開始速度(r/min)；n2為減速結束速度(r/min)。制動電阻額定功率Pr的計算：

Pr?Prom（KW）

式中m為電阻器的允許功率增加系數，其大小與制動電阻使用率有關。使用率越高，m值越小。二者的關系圖可查閱相關資料。根據如上計算的RBO和Pr，可在市場上選用合乎要求的標準電阻器。電阻值選擇越小，制動力矩越大，流過制動單元的電流越大。當在快速制動出現過電壓時,說明電阻值過大來不及放電，應減少電阻值。在電阻器安裝時應考慮電阻器的散熱問題。

公共直流母線系統也是能耗制動的一種方式。應用于兩臺或者兩臺以上變頻器運行的多電機傳動系統中。在該系統中，往往存在一部分變頻器在電動運行和另外一部分在發電運行的情況。如果能夠全部或者部分有選擇的將電動與發電運行變頻器的直流母線連接起來，處于制動狀態的電機感生能量就反饋到直流回路。通過直流回路，這部分反饋能量就可以消耗在其他處在電動狀態的電機上，可以保證發電制動的能量得到及時的利用，防止母線電壓的上升，制動要求特別高時，只需要在共用母線上并上一個共用制動單元即可。這樣可以做到既節能、又環保，大大減小了制動組件或者回饋組件的功率，降低了整個系統的成本。在此方案中，母線并聯必須串入快速熔斷器來防止個別單元損壞后造成故障的進一步擴大。這里需要強調一點的是，快速熔斷器的容量必須以對應變頻器的容量作為選擇依據。采用共用直流母線的制動方式，具有以下顯著的特點：

a.共用直流母線和共用制動單元，可以大大減少整流器和制動單元的重復配置，結構簡單合理，經濟可靠。

b.共用直流母線的中間直流電壓恒定，電容并聯儲能容量大； c.各電動機工作在不同狀態下，能量回饋互補，優化了系統的動態特性； d.提高系統功率因數，降低電網諧波電流，提高系統用電效率。

②要實現直流回路與電源間的雙向能量傳遞，一種最有效的辦法就是采用有源逆變技術：即將再生電能逆變為與電網同頻率同相位的交流電回送電網，從而實現制動。通過網側可逆變流器（或其他形式可逆變流器）使之回饋到電網實現制動的這種方式又叫回饋制動。回饋制動的原理是：當給定頻率下降時，如果電機的同步轉速低于轉子轉速的情況，這時電機處于再生制動的狀態。如果此時有回饋制動單元，那么它可以將電機再生的電能反饋到電網中，從而使整個調速系統處于回饋制動狀態，不但節省了能源，還增大了制動轉矩。這對于中大功率電機、開卷機和起重機械下放重物的工作狀態來說，尤為重要。

整流回饋單元既能為變頻器提供公共直流電源，又能使電機制動的能量回饋電網，因此它適用于回饋能量較多的系統，同時也可以由一臺整流回饋單元構成公共直流母線下掛多臺變頻器的形式。回饋制動方式雖然節能效果好，能連續長時間制動，但控制復雜，且成本比較高，對電網要求高，所以采用的不多。

需要注意的是，回饋制動單元也稱為有源逆變單元，實現有源逆變的兩個基本條件是：主線路應有一個具有較高質量的不低于90%額定值的交流電源；主線路的設計功率必須足夠大（相當于所連接變頻器總功率的100倍）。

⑵直流制動（又稱DC制動）

直流制動一般應用在設備靜止或減速后使設備靜止的過程中。直流制動是指變頻器向異步電動機的定子通直流電，異步電動機處于直流制動狀態的情況。這種情況下變頻器的輸出頻率為零，異步電動機的定子形成一個固定的磁場，旋轉的電動機轉子切割這個靜止的磁場而產生制動轉矩。機械動能轉換成電能消耗于異步電動機的轉子回路中。通用變頻器對直流能耗制動的控制，主要通過設定DC直流制動起始頻率fBD，制動電流IDB和制動時間tDB來實現。

通常情況下，起始制動頻率不易設定太高，太高時，異步電動機的轉子電流的頻率和幅度都相當大，轉子鐵損也就會很大，導致電動機發熱嚴重。特別是對于要求頻繁制動停車的生產機械，更不易將fDB設得太高，不然電動機將過熱嚴重。對于IDB的設定，實際上是對異步電動機定子電流的設定。制動電流IDB不同，則制動狀態下的轉矩特性亦不同。電動機fBD所對應

圖3 利用直流制動實現準確停車

圖4 運行前的直流制動停止

轉速到零所用的時間由旋轉系統的GD生產機械的靜阻力矩和變頻器的IDB等共同決定。如果這個時間大于變頻器內的最大允許設定tDB，則電動機可能進入自由停車的滑行狀態，在設定時應當注意這一點。

圖

3、圖4是直流制動應用的兩種情況的時序圖。直流制動時序圖因變頻器內部參數設置的不同會有所不同。其中IDB為制動電流；tDB為制動時間； fBD在圖3中指制動起始頻率；在圖4中指起動頻率。結束語

以上談到的制動都是電動機由變頻器系統控制的制動，均屬于電氣制動方式。如果變頻器參數調整得當，電動機經歷再生制動減速和直流制動最終停止，生產機械將準確地停止在預定位置上。當生產機械靜止并需要保持靜止的制動時，則應采用機械制動。作為靜止保持或者萬一變頻器等出現故障的一種補救措施，機械制動器是必不可少的。例如吊車提升機構，重物在空中靜止的工況常采用機械抱閘實現靜止保持。在變頻器控制系統中，一般是電氣制動先于機械抱閘制動，這樣機械抱閘幾乎僅在靜止中使用，則大大降低了機械抱閘帶來的沖擊和閘襯（閘皮）磨損。通過對電氣制動的合理設置應用，減少了機械維修量和維修費用，提高了機械使用壽命和設備安全性能。參考文獻

［1］通用變頻器及其應用（第二版）/韓安榮主編

北京：機械工業出版社 2000 ［2］VACON CX/CXL/CXS變頻器用戶手冊 注：文中附圖為CAD圖