回馈制动

变频器制动方式

回馈制动是变频器制动方式的一种，也是非常有效的节能方法。并且避免了制动时对环境及设备的破坏。在电力机车等行业中取得了令人满意的效果。在新型电力电子器件不断出现，性价比不断提高的情况下有着广阔的应用前景。

分类

直流回馈制动

正向回馈制动

由于将电能回馈给电网，且转速始终为正，它不能停车，是一个制动过程，所以成为正向回馈制动运行，制动特性曲线位于第Ⅱ象限。正向回馈制动运行状态的功率关系与发电机运行状态一致，所以又称为发电制动，但与发电机运行不同的是：第一，机械功率的输入不是由原动机提供，而是由拖动系统即小车减少位能储存来提供的；第二，输出的电功率不是送给负载，而是回馈给直流电源。

反向回馈制动

由于制动过程中n为负，功率关系与正向回馈制动时一样，所以又称为反向回馈制动运行。反向回馈制动运行的特点是转速n小于—n0，机械特性方程与反向电动运行时一样，制动段位于第Ⅳ象限，不能停车，只能高速下放重物。

交流回馈制动

回馈制动采用的是有源逆变技术，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。

要实现回馈制动，就必须要将回馈电能进行同频同相控制、回馈电流控制等条件，才能将回馈电能安全送达电网上。

工作原理

在变频调速系统中，电动机的减速和停止都是通过逐渐减小运行频率来实现的，在变频器频率减小的瞬间，电动机的同步转速随之下降，而由于机械惯性的原因，电动机的转子转速未变，或者说，它的转速变化是有一定时间滞后的，这时会出现实际转速大于给定转速，从而产生电动机反电动势高于变频器直流端电压的情况，这时电动机就变成发电机，非但不消耗电网电能，反而可以通过变频器专用型能量回馈单元向电网送电，这样既有良好的制动效果，又将动能转变化为电能，向电网送电而达到回收能量的效果。

当直流电机的反电势高于电枢电压时，电枢将与转子动能相应的机械功率变为电磁功率后，大部分回馈给直流电源或电网，小部分变为电枢回路的铜损。此时，电机变为一台与电枢电源或电网并联运行的发电机，其运行状态即回馈制动状态。在回馈制动过程中，电枢电流方向与电动状态时的相反，有功功率回馈到电源或电网。回馈制动同样出现在他励电动机增加磁通的降速过程中。

当异步机转子转速高于定子磁场同步速度时，电磁转矩的方向与转子转向相反，异步机既回馈电能又在轴上产生机械制动转矩，即运行于制动状态。此时，异步机由轴上输入机械功率。需要指出的是，异步机在回馈制动过程中，定子内必须建立电机的磁场。这就要求定子要么接到电网，要么接入到容性负载电路中，以供给异步机发电所需要的无功功率。

工作流程

要完成回馈制动，需要完成三方面的工作：1.检测电压何时开始回馈;2.保持回馈制动时与电网同频同相；3.回馈制动时限制回馈电流的大小。

电压的检测

在电压检测中，主要检测公共直流母线电压和电网电压，检测电网电压时，一般需要考虑电网的波动，根据变频器的中间环节所能承受的直流电压，再利用回馈制动时，电网允许向上波动+20%，由此在直流电压检测时，在电压值为（1.2*√2）倍的电网线电压有效值时可以启动逆变块A工作，进入回馈制动状态。

电网频率和相位检测

在回馈制动中，是否有效地回馈能量，关键是保证与电网同频、同相，并且回馈时要保证电网输出正电压时，输出负电流。其次，在回馈时要尽量选取电网线电压的高电压段，这样当回馈电流一定时可以获得较大的能量回馈功率。

特点

优点

电动机直接接到电网时，电机发出的电向电网回馈，但是这样对电网有较大的影响，如果电机由变频器拖动时，由于变频器有中间储能环节，其储能是有限的，故电机发电状态时对变频器有较大的威胁。变频器在处理电机的再生发电时，有多种制动方法，如能耗制动、储能制动、回馈制动等。对能耗制动方法，电机发出的电会白白的浪费，同时能耗电阻会经常损坏；储能制动方法中储能也是有限的，同样对变频器有威胁，能量回馈是处理再生发电的好方法，又是制动的好方法。它保证了变频器的安全、节约了能量、同时增强了电机的制动功能。

缺点

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。

在回馈时，对电网有谐波污染；

控制复杂，成本较高。

在回馈制动中，合理的控制回馈电流大小也是至关重要，回馈电流的大小必须满足能量回馈功率的要求，如果系统回馈功率小于电机在发电状态时的输出功率，在变频器的公共直流母线上电压就会继续升高。由于电网电压是一定的，系统回馈功率的大小是由回馈电流的大小决定的。

另外回馈电流的大小必须控制在所使用的IGBT的额定范围内。

回馈制动时，回馈电流变化速度较快，就需要采用有效的控制方式，一般采用滞环电流比较法控制。

适用场合

回馈制动特别适用于电动机功率较大，如大于等于100kw，设备的转动惯量较大，且反复短时连续工作，从高速到低速的减速降幅较大，制动时间又短，需要强力制动的场合，如电力机车、采油等行业。

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