整流回馈逆变控制系统

1、1.公共直流母线的结构与配置公共直流母线技术是在多电机交流调速系统中，采用单独的整流/回馈装置为系统提供一定功率的直流电源， 调速用逆变器直接挂接在直流母线上。 当系统工作在电动状态时， 逆 变器从母线上获取电能； 当系统工作在发电状态时， 能量通过母线及回馈装置直接回馈给电 网，以达到节能、提高设备运行可靠性、减少设备维护量和设备占地面积等目的。 一、公共直流母线控制系统的组成 公共直流母线控制系统通常由整流/回馈单元、公共直流母线、逆变单元等组成。回馈单元可分为通过自耦变压器的能量回馈和不通过自耦变压器的能量回馈两种方式。 通过自耦变压 器的能量回馈可提高回馈支路中的电源电压， 目的是在能

2、量回馈过程中不必降低中间回路电 压，使得逆变器能够获得一个较恒稳的直流电源； 不通过自耦变压器的能量回馈实际上是保 持系统一直处在回馈状态， 在整流过程中依靠持续降低具有相角控制的中间回路的电压来实 现。 1 。整流 /回馈装置：整流 /回馈单元把交流电源转换为电压稳定的直流电源，即使在逆 变器能量回馈到电网时，该电压在规定范围内仍保持恒定。整流/回馈单元的功率部分一般由 2 个反并联晶闸管桥组成，可在输入端电网和逆变器中间回路之间整流和回馈。 2。逆变器：逆变单元把电压稳定的直流电源转化为电压、频率可调的交流电源，以满足电 机平滑调速的目的。 二、系统的优点1 。公共直流母线系统是解决多电机

3、传动技术的最优方案，很好地解决了多电机间电动状 态和发电状态之间的矛盾。 在同一系统中， 同一时刻不同装置可工作在不同的状态， 整流回 馈单元保证了公共直流母线电压的稳定供给， 又将多余的能量回馈给电网， 实现了再生能源 的合理利用。2 。公共直流母线系统设备结构紧凑，工作稳定。在多电机传动系统中省去了大量的制动 单元、 制动电阻等外围设备，节省了设备占地面积和设备维护量，减少了设备故障点， 提高了设备的整体控制水平。3 。在辊道等多电机传动的场合应用公共直流母线技术是辊道调速的一种发展方向，它能 在取得较高的动静态性能、调速精度的同时将系统再生能量加以合理利用和回收。2.AB 变频器公共直流

4、母线和能量回馈方案一、概述在同一时刻相邻变频器驱动的电机有的处于电动有的处于发电状态， 处于电动状态的电机消态能 量，处于发电状态的电机产生能量， 产生的能量要么通过能耗制动以热量的形式散发出去， 要么 通过能量回馈单元返回电网中去，如果能够将发电状态电动机的能量直接传给电动状态的电机， 那么能耗制动所浪费的电能或者能量回馈单元的设备购置费用都可以节省出来， 这就是直流母线 产生的初衷在一套直流母线系统中，当电动所需能量大于发电产生的能量时，整套系统从电网中吸取能量；当短时间内发电产生的能量大于电动所需能量时，系统中多余的能量还是要靠能耗制动或能量回馈单元来消耗的。在AB变频器的产品应用中，公

5、共直流母有两种使用方法，一种是公共直流母线方案，使用独立 的整流单元+独立的逆变单元，另一种是公共交流直流母线方案，将各个独立交流变频器的直流 端子直接连起来。在第一种方案中，我们把整流单元或含有能量回馈功能的整流单元叫做前端，按有无能量回馈功能把前端分为两种，没有能量回馈功能的前端叫NFE ( Non-regenerative front end)， NFE使用二极管或可控硅整流，有能量回馈功能的前端叫做AFE ( Active-rege nerative fro nt end )，AFE使用IGBT整流。AB的NFE有两种，使用二极管的20T系列和使用可控硅的 20S系列，AFE是使用IG

6、BT的1336R 系列。20S1336R20TAB变频器中可以用于公共直流母线的有PF40P、PF700和PF700S三个系列。二、NFE前端1、20T系列20T系列有两款产品， 输入电压分别是 240-480VAC 和500-600VAC，直流母线电流都是 120A，当输入电压为 380VAC时，直流母电压为 510VDC。20T产品列表如下：输入电压直流母线电流直流母线电流240-480VAC325-650V120A500-600VAC675-810V120A注：直流母线电压 =输入电压X1.3520T的结构框图如下:T(jIncoming -3a PovterToFarthGround*

7、iA,*AiLOTo-CommonDC Dus二nFPSRrfird由上图可知，整流单元中己经内置了双直流电抗器，用于满足二类 =FEMC电磁干扰要求（工业环境）的RFI滤波器，用于削弱直流母线过电压的阻容耦合电路，用于输入过电压保护的压敏电阻，和过热保护的热敏继电器。20T可以单独使用，也可以并联使用，最多可以使用两个20T前端并联组成240A，输岀功率120KW的前端。20T单独使用方案如下，输入电抗器一般为3%阻抗:3-PhaseReactor-yWYTk-Diode/Bus Suppfy /L1/DC+_/WrVrr H:*rvYr_/ PowerFtex99 nrDC* BR1 BR

8、2 DC-DC+ BR1 8R2 DC-FraineM /Frame 0-4 /L1 /o-L1 /L2 J /oL2 / JL3 /oL3 /PowerFlex 700/ PowerFlex 700M1M2两个20T并联使用方案如下:Pov/or InputMain Switch or Mainlrput Contactor c Line j Reactorf Liner ReactorDiodeBus Suppi.Diode Bus SupplyDC Bus2、20S系列20S产品列表如下:输入电压直流母线电压直流母线电流400/480VAC540/650V400A , 600A , 10

9、00A675/930V1000A600/690VAC20S系列的400A和600A整流单元结构框图如下:整流单元己经内置输入交流和输出直流熔断器。400A和600A的整流单元不可以并联使用。单独使用时400A的整流单元最大输岀功率200KW，600A的整流单元最大输岀功率300KW。1000A的整流单元有三种，独立单元、并联主机和并联从机，所需直流母电流小于1000A时可以使用独立单元或并联主机，不可以使用并联从机。当所需直流母线电流大于1000A时使用一台并联主机+N台并联从机（N小于等于4）,最多可以使用一台并联主机带四台并联从机组成4750A的前端供电能力1000A独立单元结构框图如下:

10、3 SI1000A的并联主机结构框图如下:PEIotl-團-CCcFrom GateLriwr X6 on th tAgiro 2.3 or prcioLC SlavoJDqlomiTT1国:Q Gate Driver B阳 si400A、600A和1000A的整流单元单机应用方案如下:DODCM1M21000A的并联从机结构框图如下:Power FlexSCRBus Supply 11 ;DC+ BRi BR2 DC-3Pha$eReactorDC+DC*Frame 5/6 / z / PowerFlex 700Frame 0-4 / 厂 / PowerFlex 700=e=q 卜Q X A

11、PSI+DC斗1000A单元多机并联方案如下:SCRBus SupplyLtm m LX-X3-PhaseReader3-Phase Reactor乞Pha Reactor-JFVW J主机a o$ TDCi BR1 BRg DCFrame (M /PoweiFlx 700三、AFE前端AFE方式（整流+AFE前端只有一种产品，就是1336R系列，1336R有两种工作模式，一种是能量回馈模式），另一种是能量回馈模式，就是说1336R可以作为变频器能量回馈单元使用。1336R 还有 Seanport 网络1336系列变频器是通用的。1336R带有英文操作面板，操作面板与1336系列变频器是通用的

12、;接口，可以接入现场总线网络，它的网络接口特性和相关产品与1336R产品列表如下:直流母线电压直流母线电流输入电压380-480VAC510-650V48A，78A，180A1336R可以单独使用，也可以多机并联使用以组成输岀电流更大的前端。1336R单机应用方案如下:mena Ji诜咅/PrchfjgcREGEN /宀一 J/DC+J /一/K;=1“-rx* LrTLTLDC+ BR1 BR2 DC-Braking UnitoFrame 04 /Li/1336-W1oL/BRIBR2/ owrFlex 700连续制动电流大于直流母线中最大变频器额定电流的150%时，在直流母线中并联电容。3

13、-Phase Swirce3*Phase Reactor制动电阻接在最大的变频器上。oT0$DUQeFianre /Franc C-4 /，/PflW-X 7 55ITODCT_JLJb akmgUnitK+ ER 3F2 XFra re 0-4/ P(w?Fp 他阻容耦合电路用于限制过电压。制动单元靠近最大的变频器，如变频器功率一致，靠近制动最频繁的变频器。3-PhaseSource制动电阻接在功率最大的变频器上。六、能量回馈单元1336R既可以作为 AFE前端（整流+能量回馈模式）使用，也可以做为专门的能量回馈单元使用，1336R的工作模式通过操作面板来选择。1、一对一方式台1336R对一

14、台变频器台1336R对多台变频器注意图中二极管的方向。*xrL0. e03X Rwdor曲CT玄Pt”丽七、注意事项1、当直流母线中的逆变单元或变频器之间功率相差很大（一般在五个功率档以上）时，注意以下几点：A、前端或能量回馈单元应该靠近最大的逆变单元或变频器；B、在最大的逆变单元或变频器的直流输入端并联电容或反向二极管。参考资料1、AC Drives in Com mon Bus Con figuratio ns，介绍 AB 的直流母线方案2、Com mon DC Bus ，AB直流母线产品选型4、 SCR Bus Supply User Manual ， 20S 可控硅整流单元用户手册， 1336R 用户手册5 、 1336 REGEN Line Regeneration Package User Manual回馈过程 :