变频器传动中电动机是什么条件下产生再生能量,对再生能量有何处理方法。

随着现代变频技术的发展出现了能源再生型变频器。与传统变频器不同，能源再生型变频器在整流器部分没有使用不可控制的二极管，而是使用了大功率晶体管，因此整流器部分和逆变器部分是对称的。通过适当的 PWM 产生技术，整流器部分可以将电梯在发电状态下产生的电能反馈回电网，从而达到节省能源的目的。而且，能源再生型变频器不需要制动电阻。能量不会以热量的型式浪费掉，减小了热量的释放。

变频器的“再生能耗电路”怎样构成？

异步电动机在频率减小，以及所带重物下降的过程中，处于再生制动（发电机）状态。再生的电能将通过和逆变管反并联的二极管全波整流后向滤波电容器C充电，产生泵升电压，使直流电压UD上升，太高的直流电压容易损坏电路内的器件。为了把直流电压限制在一定范围内，当直流电压超过限值UDH时，使之向能耗电路放电。

　据前瞻产业研究院《2016-2021年中国废旧物资回收加工行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》显示，再生资源行业以废料划分，主要集中于电器电子、汽车、建筑等领域。相关统计显示，2013年我国七大品类再生资源回收产值达到6000亿元左右。未来我国废家电器电子报废量将破1.5亿台，对应回收拆解量将超过1亿台；未来8年废旧汽车处理市场将增长5倍，建筑和其他领域资源存量可观。我国一直以来对可再生资源产业进行政策扶持与鼓励，未来我国再生资源产业将迎来黄金发展机遇。

再生资源与使用原生资源相比，可以大量结余额能源、水资源和生产辅料，降低成本，节能减排。再生资源行业发展潜力大，提供的就业机会多，对社会贡献大。正式由于这些特点，我国对再生资源产业不断出台政策，鼓励其健康发展。前瞻产业研究院发布的《2014-2018年中国再生资源行业发展前景与投资战略规划分析报告》显示，根据商务部的相关统计，至2013年底，全社会再生资源回收企业达到10多万家，其中80%以上为中小企业；2013年废钢铁、废塑料、废有色金属、废纸、废轮胎、报废汽车、废弃电器电子产品7大品种回收量接近1.6亿吨，比2000年增长3倍多；回收总值将近6000亿元，与2000年相比增长12倍；其中废钢铁、废有色金属、废弃电器电子产品的回收率达到70%以上。

常用的变频器制动方式有四种。

1能耗制动

能耗制动方式通过斩波器和制动电阻，利用设置在直流回路中的制动电阻来吸收电机的再生电能，实现变频器的快速制动。

1.1、能耗制动的优点

1.1.1、构造简单；

1.1.2、对电网无污染（与回馈制动作比较）；

1.1.3、成本低廉；

1.2、能耗制动的缺点

1.2.1、运行效率低，特别是在频繁制动时将要消耗大量的能量且制动电阻的容量将增大。

2回馈制动

回馈制动方式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的交流电回送电网，从而实现制动。

变频器专用型能量回馈制动单元

实现能量回馈制动就要求电压同频同相控制、回馈电流控制等条件。

2.1、回馈制动的优点

2.1.1、能四象限运行,电能回馈提高了系统的效率；

2.2、回馈制动的缺点

2.2.1、只有在不易发生故障的稳定电网电压下（电网电压波动不大于 10%），才可以采用这种回馈制动方式。因为在发电制动运行时，电网电压故障时间大于2ms，则可能发生换相失败，损坏器件。

2.2.2、在回馈时，对电网有谐波污染；

2.2.3、控制复杂，成本较高。

3直流制动

3.1、直流制动的定义

直流制动，一般指当变频器输出频率接近为零，电机转速降低到一定数值时，变频器改向异步电动机定子绕组中通入直流，形成静止磁场，此时电动机处于能耗制动状态，转动着转子切割该静止磁场而产生制动转矩，使电动机迅速停止。

可以用于要求准确停车的情况或起动前制动电机由于外界因素引起的不规则旋转。

3.2、直流制动的要素

3.2.1、直流制动电压值，实质是在设定制动转矩的大小，显然拖动系统惯性越大，直流制动电压值该相应大些，一般直流电压在15-20%左右的变频器额定输出电压约为60-80V，有的用制动电流的百分值；

3.2.2、直流制动时间， 即是向定子绕组通入直流电流的时间，它应比实际需要的停机时间略长一些；

3.2.3、直流制动起始频率，当变频器的工作频率下降到多大时开始由能耗制动转为直流制动，这与负载对制动时间的要求有关，若并无严格要求情况下，直流制动起始频率尽可能设定得小一些；

4共用直流母线回馈制动

共用直流母线回馈制动方式的原理是：电动机A的再生能量反馈到公共的直流母线上，再通过电动机B消耗其再生能量；

共用直流母线回馈制动方式示意图

共用直流母线回馈制动方式可分为共用直流均衡母线回馈制动和共用直流回路母线回馈制动两种方式

变频器减速停车过程中是先再生制动后（直流制动）。

一、再生发电制动

当给定频率降低时,定子旋转磁场的旋转速度降低或位能负载下放倒拉。此时异步电动机转子旋转速度将超过旋转磁场的旋转速度,因此转子导体中的感应电势反向,电流反向,电动转矩反向，电动转矩(与阻力矩同向)起制动作用,使电动机减速。此时的异步电动机相当于一台异步发电机,将旋转系统存储的动能或重物下放的位能转换成电能。这部分电能如果不进行处理,将引起直流侧过压,而引起故障跳闸或损坏变频器,因此必须处理好这部分电能。其处理方法一般有如下三种:

1、动力制动

这种方法就是通过与直流回路滤波电容并联的放电电阻,将这部分电能消耗掉,因此也称再生能耗制动,如图3所示,图3中虚线框内为制动单元(PW),它包括内部制动电阻RB,制动用的晶体管VB等,VB的通断是通过检测直流电压大、小来控制。实际上电阻中的电流是间歇的,所以西门子公司资料称“脉冲电阻”(PulsedResistor)。此单元实际上只起消耗电能防止直流侧过电压的作用。它并不起制动作用,但人们习惯称此单元为制动单元。要提高制动的快速性,就要快速消耗掉这部分电能。

2、再生制动

这种方法就是通过与整流器反并联的回馈单元,将这部分电能回馈给电网如图4所示,这种情况整流单元也必须采用晶闸管整流元件,一般采用逻辑无环流工作方式。回馈单元与电网之间应串接一台自耦变压器,此种制动方法虽然可以把旋转系统存储的能量回馈给电网,但对供电电网的要求比较高一是电网电压波动要小,且必须可靠二是电网短路容量要大,否则在回馈期间,电源电压偏低或电源被切断,有源逆变器就会迅速直通,引起换流失败,烧坏快速熔断器及晶闸管元件。因此,对电网电压波动较大(如带有电炉负载的电网),或采用接触式供电(如行车、机车车辆)的场合以采用动力制动为好,虽然浪费了一点电能,但可靠性大大提高。

3、直流公共母线

所谓直流公共母线是用一台整流器给多台逆变器供电,它利用工作在电动状态的电动机吸收工作在发电状态电动机的电能,但当发电状态多于电动状态时,吸收能力不足仍将引起直流过电压,因此还需要有前面两种方法之一，做后备吸收才较完美。

变频器

二、直流制动

直流制动是使变频器向异步电动机的定子任意两相通以直流电,异步电动机便处于能耗制动状态。这种情况下变频器的输出频率为零,异步电动机的定子磁场不再旋转。直流制动主要用于准确停车与防止起动前电动机由于外因引起的不规则自由旋转(如风机类负载)。当直流制动用于准确停车时,一般都应先进行再生发电制动,在电动机减速到较低时,进行直流制动。这是因为高速时进行直流制动,异步电动机转子电流的频率与幅值都很高,转子铁损很大,导致电动机发热严重,但得到的制动转矩却并不太大,另一方面准确停车也较难保证,而采用先再生发电制动,等降频到fDB再进行直流制动,只要合理调整fDB、制动时间tDB、制动直流电压UDB就可确保准确停车。转动着的转子切割这个静止磁场而产生制动转矩,如图1所示。旋转系统存储的动能转换成电能消耗于异步电动机转子回路中。

可对变频器分档上电。

第一档，单相AC220V通电，1、5小时以后，直流母线电压DC270V左右；第二档，换成AC380V继续充，单相的，2小时左右；第三档，接入3AC380V继续充。

就是单相220V，整流以后200V左右，是额定直流母线（按照540V计算）的37%左右，然后逐步加大。全用工频电网的电源，就地解决预充电。