摘要：本文較詳細地論述了四象限矢量變頻器在應(yīng)用中的相關(guān)技術(shù)，包括應(yīng)用條件、制動原理、制動特點、實施條件、工作狀態(tài)、技術(shù)性能、電路組成、應(yīng)用注意、以及高壓四象限變頻器的性能與技術(shù)參數(shù)、應(yīng)用場合等內(nèi)容。
1.引言-四象限矢量變頻器的概況
當(dāng)電動機功率較大（≥100kW），設(shè)備GD2較大時，或是反復(fù)短時連續(xù)工作時，從高速到低速的降速幅度較大，且制動時間也較短時，為減少制動過程的能量損耗，將動能變?yōu)殡娔芑仞伒诫娋W(wǎng)去，以達到節(jié)能功效，可使用能量回饋制動裝置。回饋制動條件有：
（1）電動機從高速（fH）到低速（fL）減速過程中，頻率突減，因電動機的機械慣性使得轉(zhuǎn)差s＜0，電動機處于發(fā)電狀態(tài)，這時的反電動勢E＞U（端電壓）。
（2）從電動機在某一個fN運行，到停車時fN=0，在這個過程中，電動機出現(xiàn)發(fā)電運行狀態(tài)，這時反電動勢E＞U（端電壓）。
（3）位能（或勢能）負載，如起重機吊了重物下降時，出現(xiàn)實際轉(zhuǎn)速n大于同步轉(zhuǎn)速n0，這時也出現(xiàn)電動機發(fā)電運行狀態(tài)，當(dāng)然E＞U是必然的。
2.能量回饋制動原理
眾所周知，一般通用變頻器其橋式整流電路是三相不可控的，因此無法實現(xiàn)直流回路與電源間雙向能量傳遞，解決這個問題的最有效的辦法是采用有源逆變技術(shù)，如圖1所示。
圖1 變頻器與電源再生變流器組合時的連接電路
即將再生電能逆變?yōu)殡娋W(wǎng)同頻率、同相位的交流電回饋電網(wǎng)，如圖2所示，從而實現(xiàn)制動。
圖2 電流追蹤型PWM整流器組成
從圖2可知，它采用了電流追蹤型PWM整流器組成方式，這樣就容易實現(xiàn)功率的雙向流動，且具有很快的動態(tài)響應(yīng)速度，同時這樣的拓撲結(jié)構(gòu)使得我們能夠完全控制交流側(cè)和直流側(cè)之間的無功和有功功率的交換，且效率可高達97%，經(jīng)濟效益較大，熱損耗為能耗制動的1%，同時不污染電網(wǎng)。所以，回饋制動特別適用于需要頻繁制動的場合，電動機的功率也較大，這樣節(jié)電效果明顯，按運行的工況條件不同，平均約有20%的節(jié)電效果。
3.能量回饋制動的特點
（1）可廣泛應(yīng)用于PWM交流傳動的能量回饋制動場合的節(jié)能運行。
（2）回饋效率高，可達97%，熱損小，僅為能耗的1%。
（3）功率因數(shù)約等于1.
（4）諧波電流較小，對電網(wǎng)的污染很小，具有綠色環(huán)保的特點。
（5）節(jié)省投資，易于控制電源側(cè)的諧波和無功分量。
（6）在多電機傳動中，每一單機的再生能量可以得到充分利用。
（7）具有較大的節(jié)電效果（與電動機的功率大小及運行工況有關(guān)）
（8）當(dāng)車間由共用直流母線為多臺設(shè)備供電時，回饋制動的能量可直接返回直流母線，供給其它設(shè)備使用。經(jīng)過核算可以節(jié)省回饋逆變器容量，甚至可以不用回饋逆變器。
4.什么是四象限實施的條件（圖3）
實現(xiàn)能量回饋三個必要和充分條件
（1）負載必須是勢能或位能負載例電梯、下運皮帶、礦井吊籠、起重吊車（上下運動）等。
（2）回饋裝置要保證三個電的參數(shù)，即相位差±5°，電壓差±5V，頻率差±0.5Hz，這樣方可將電能回饋送入電網(wǎng)去。
（3）變頻器的主電路一般是電壓型CSV交-直-交拓撲電路方式，其整流AC/DC電路，一定要用可控整流即IGBT組成，即與逆變器DC/AC的PWM電路一樣，而不是二極管、三相六脈沖不可控整流。
