摘要：本文較詳細(xì)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(dòng)原理、制動(dòng)特點(diǎn)、實(shí)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(chǎng)合等內(nèi)容。

1.引言-四象限矢量變頻器的概況

        當(dāng)電動(dòng)機(jī)功率較大（≥100kW），設(shè)備GD²較大時(shí)，或是反復(fù)短時(shí)連續(xù)工作時(shí)，從高速到低速的降速幅度較大，且制動(dòng)時(shí)間也較短時(shí)，為減少制動(dòng)過程的能量損耗，將動(dòng)能變?yōu)殡娔芑仞伒诫娋W(wǎng)去，以達(dá)到節(jié)能功效，可使用能量回饋制動(dòng)裝置?；仞佒苿?dòng)條件有：

      （1）電動(dòng)機(jī)從高速（f_H）到低速（f_L）減速過程中，頻率突減，因電動(dòng)機(jī)的機(jī)械慣性使得轉(zhuǎn)差s＜0，電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，這時(shí)的反電動(dòng)勢(shì)E＞U（端電壓）。

      （2）從電動(dòng)機(jī)在某一個(gè)f_N運(yùn)行，到停車時(shí)f_N=0，在這個(gè)過程中，電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)，這時(shí)反電動(dòng)勢(shì)E＞U（端電壓）。

      （3）位能（或勢(shì)能）負(fù)載，如起重機(jī)吊了重物下降時(shí)，出現(xiàn)實(shí)際轉(zhuǎn)速n大于同步轉(zhuǎn)速n₀，這時(shí)也出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)然E＞U是必然的。

2.能量回饋制動(dòng)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(shí)現(xiàn)直流回路與電源間雙向能量傳遞，解決這個(gè)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(shí)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(shí)現(xiàn)制動(dòng)。

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(shí)現(xiàn)功率的雙向流動(dòng)，且具有很快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，同時(shí)這樣的拓?fù)浣Y(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(dá)97%，經(jīng)濟(jì)效益較大，熱損耗為能耗制動(dòng)的1%，同時(shí)不污染電網(wǎng)。所以，回饋制動(dòng)特別適用于需要頻繁制動(dòng)的場(chǎng)合，電動(dòng)機(jī)的功率也較大，這樣節(jié)電效果明顯，按運(yùn)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(dòng)的特點(diǎn)

  （1）可廣泛應(yīng)用于PWM交流傳動(dòng)的能量回饋制動(dòng)場(chǎng)合的節(jié)能運(yùn)行。

  （2）回饋效率高，可達(dá)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(duì)電網(wǎng)的污染很小，具有綠色環(huán)保的特點(diǎn)。

  （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(jī)傳動(dòng)中，每一單機(jī)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(dòng)機(jī)的功率大小及運(yùn)行工況有關(guān)）

  （8）當(dāng)車間由共用直流母線為多臺(tái)設(shè)備供電時(shí)，回饋制動(dòng)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(shí)施的條件（圖3）

  實(shí)現(xiàn)能量回饋三個(gè)必要和充分條件

  （1）負(fù)載必須是勢(shì)能或位能負(fù)載例電梯、下運(yùn)皮帶、礦井吊籠、起重吊車（上下運(yùn)動(dòng)）等。

  （2）回饋裝置要保證三個(gè)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?fù)潆娐贩绞?，其整?a class="innerlink" href="http://ihrv.cn/tags/AC/DC" title="AC/DC" target="_blank">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。