The Current Situations and Development Trend for Energy Feedback
Control Technology
of Frequency Converter
山东大学控制科学与工程学院 张承慧 杜春水 马永庆 程全征 马运东
Zhang Chenghui Du Chunshui Ma Yongqing Cheng Quanzheng Ma Yundong
摘 要:通用变频器能量回馈PWM控制系统是一种采用有源逆变方式把电动机减速制动时产生的再生能量回馈电网的装置。它可以克服通用变频器传统制动电阻方式低效、难以满足快速制动和频繁正反转的不足，使通用变频器可在四象限运行。本文首先回顾了变频调速能量回馈控制技术的发展历史及现状。设计了一种基于智能功率模块IPM的新型控制系统，并详细介绍了主电路、控制电路、驱动和保护电路的设计思路。最后指出了能量回馈技术的发展趋势。
关键词:变频调速技术 能量回馈 再生制动 PWM控制 智能功率模块 检测技术
Abstract:General inverter energy feedback control system is a kind
of device which feeds the
regenerative energy produced
by motor when decelerates and brakes back to the AC pow-er supply. It can overcome the disadvantages of the traditional
method in low efficiency because
using braking resistance.
And it is easy to meet the need of braking rapidly and the need
of running between forward and
reverse frequently.
Therefore inverters can run in four quadrants.The paper firstly
reviews the development history
and current situations
of inverter energy feedback control technology, then, the paper
gives a kind of new type control
system based by Intelligent
Power Module (IPM), and introduces the design of the main circuit,
control circuit, driving and
protect circuit in detail, points
out the development trend of inverter energy feedback control
technology at last.
Keywords: Frequency Converter Energy feedback Regenerative braking

PWM control
Intelligent Power Module Detecting

technology
[中图分类号] TM921 [文献标识码] A 文章编号 1561-0330(2002)03-0004-06


1 引言
　　变频调速技术涉及电子、电工、信息与控制等多个学科领域。采用变频调速技术是节能降耗、改善控制性能、提高产品产量和质量的重要途径，已在应用中取得了良好的应用效果和显著的经济效益[1]。但是，在对调速节能的一片赞誉中，人们往往忽视了进一步挖掘变频调速系统节能潜力和提高效率的问题。事实上，从变频器内部研究和设计的方面看，应用或寻求哪一种控制策略可以使变频驱动电机的损耗最小而效率最高？怎样才能使生产机械储存的能量及时高效地回馈到电网？这正是提高效率的两个重要途径。第一个环节是通过变频调速技术及其优化控制技术实现"按需供能"，即在满足生产机械速度、转矩和动态响应要求的前提下，尽量减少变频装置的输入能量;第二个环节是将由生产机械中储存的动能或势能转换而来的电能及时地、高效地"回收"到电网，即通过有源逆变装置将再生能量回馈到交流电网，一方面是节能降耗，另一方面是实现电动机的精密制动，提高电动机的动态性能。本文讨论的就是变频调速系统节能控制的第二个环节－变频调速能量回馈控制技术。在能源资源日趋紧张的今天，这项研究无疑具有十分重要的现实意义。

2 通用变频器在应用中存在的问题
　　通用变频器大都为电压型交-直-交变频器，基本结构如图1所示。三相交流电首先通过二极管不控整流桥得到脉动直流电，再经电解电容滤波稳压，最后经无源逆变输出电压、频率可调的交流电给电动机供电。这类变频器功率因数高、效率高、精度高、调速范围宽，所以在工业中获得广泛应用。但是通用变频器不能直接用于需要快速起、制动和频繁正、反转的调速系统，如高速电梯、矿用提升机、轧钢机、大型龙门刨床、卷绕机构张力系统及机床主轴驱动系统等。因为这种系统要求电机四象限运行，当电机减速、制动或者带位能性负载重物下放时，电机处于再生发电状态。由于二极管不控整流器能量传输不可逆，产生的再生电能传输到直流侧滤波电容上，产生泵升电压。而以GTR、IGBT为代表的全控型器件耐压较低，过高的泵升电压有可能损坏开关器件、电解电容，甚至会破坏电机的绝缘，从而威胁系统安全工作，这就限制了通用变频器的应用范围[2]。
 

本文章更多内容：1 - 2 - 3 - 下一页

本页地址