对频繁启动、频繁制动或四象限运行的电动机,如何处理制动过程不仅影响系统动态响应、还存在经济效益问题。目前大部分通用变频器还不能通过单独一台变频器实现回馈制动。共用直流母线方式可实现再生能量回馈系统,将制动产生再生能量充分利用、既节约电能又处理再生电能。
通常意义上的异步电动机多传动系统包括整流桥、直流母线供电回路、若干个逆变器,电动机所需能量以直流方式通过 PWM 逆变器输出。多传动方式下制动时产生再生能量反馈到直流回路、经直流回路可消耗在其他处于电动状态的电动机上;制动要求特别高时只需在共用母线上并一个共用制动单元。
图2-2 共用直流母线的回馈制动方式
图2-2 接线为典型共用直流母线制动方式:M1 处于电动状态、M2 经常处于发电状态、同一系统三相交流电源 380 V 分别接至变频器 VF1 与 VF2 的 R、T、S 端。此方式下 M2 发电时反馈能量经直流母线由 M1 电动状态消耗。共用直流母线制动方式可应用于多电动机驱动系统,共同特点是处于发电状态的 M2 容量远小于处于电动状态的 M1,且 M1 电动状态停止(VF1 待机)时 M2 发电状态随即转为电动状态,这样直流母线电压不会快速升高、系统始终稳定。若在共用直流母线上并联一个能量回馈单元,即可实现再生能量回馈至电网。
要实现直流回路与电源间双向能量传递,最有效方法之一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交流电回送电网从而实现制动。图2-3 为回馈电网制动原理图,采用电流追踪型 PWM 整流器、容易实现功率双向流动、具很快动态响应速度;该拓扑结构能完全控制交流侧与直流侧间无功和有功交换。
图2-3 回馈电网制动原理图