直流制動(dòng)的要素

(1)直流制動(dòng)電壓值:與制動(dòng)轉(zhuǎn)矩成正比關(guān)系。拖動(dòng)系統(tǒng)慣性越大，電壓值越大。一般控制在直流電壓在15～20%左右，變頻器額定輸出電壓約為60～80V，這些可人為選擇。

(2)直流制動(dòng)時(shí)間，即是向定子繞組通入直流電流的時(shí)間，它應(yīng)比實(shí)際需要的停機(jī)時(shí)間略長一些，亦可人為選擇。

(3)直流制動(dòng)起始頻率，當(dāng)變頻器的工作頻率下降到多大時(shí)開始由能耗制動(dòng)轉(zhuǎn)為直流制動(dòng)，這與負(fù)載對(duì)制動(dòng)時(shí)間的要求有關(guān)，若并無嚴(yán)格要求情況下，制動(dòng)起始頻率盡可能設(shè)定得小一些。由以上可以看出，制動(dòng)全過程中可把高速段采用能耗制動(dòng)，低速段采用直流制動(dòng)，二者配合使用，這樣既能快速制動(dòng)，又可準(zhǔn)確停車。

制動(dòng)原理當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，整流控制單元產(chǎn)生高頻脈沖控制整流側(cè)的IGBT的開通和關(guān)斷。IGBT的開通和關(guān)斷與輸入電抗器共同作用產(chǎn)生了與輸入電壓相位一致的正弦電流波形，這樣就消除了二極管整流橋產(chǎn)生的高次諧波。此時(shí)能量從電網(wǎng)經(jīng)由整流回路和逆變回路流向電機(jī)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)的時(shí)候，電機(jī)產(chǎn)生的能量通過逆變側(cè)的二極管回饋到直流母線，當(dāng)直流母線電壓超過一定的值，整流側(cè)能量回饋控制部分啟動(dòng)，將直流逆變成交流，通過控制逆變電壓相位和幅值將能量回饋到電網(wǎng)，達(dá)到節(jié)能的效果。此時(shí)能量由電機(jī)通過逆變側(cè)、整流側(cè)流向電網(wǎng)。

再生制動(dòng)產(chǎn)生的影響及對(duì)策由于變頻器整流以及逆變電路中使用了半導(dǎo)體開關(guān)元器件，在輸入輸出電壓和電流中存在高次諧波成分，尤其是反饋過程中，把高次諧波反饋到供電線路，給電網(wǎng)帶來不同程度的影響，引起電網(wǎng)電源波形畸變。為了消除對(duì)電網(wǎng)的影響，可以采取以下措施:

(1)插入電抗器。在變頻器的整流側(cè)插入直流電抗器或在輸入端插入交流電抗器(如圖2)，這樣可以減少脈沖狀的電流波形的峰值，改善電流波形。

(2)插入濾波器。濾波器分為LC濾波器和有源濾波器兩種。LC濾波器是被動(dòng)濾波器，由電抗和電容組成對(duì)高次諧波的共振電路，從而達(dá)到吸收高次諧波的目的。有源濾波器的工作原理是通過對(duì)電流中的高次諧波成分進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果輸入與高次諧波成分具有相反電位的電流，以此減少高次諧波。

變頻器電氣制動(dòng)在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用

煤礦井下膠帶運(yùn)輸機(jī)以及絞車調(diào)速系統(tǒng)部分改為變頻調(diào)速系統(tǒng)，電氣制動(dòng)方式主要為兩種:(1)回饋再生制動(dòng);

(2)直流制動(dòng)與能耗制動(dòng)結(jié)合使用。回饋再生制動(dòng)主要應(yīng)用在絞車運(yùn)輸及下運(yùn)膠帶機(jī)上。以下運(yùn)膠帶機(jī)為例:下運(yùn)膠帶在停止過程中，由于慣性以及在膠帶運(yùn)行方向的分力，膠帶機(jī)不僅不能停止，而且出現(xiàn)加速運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)系統(tǒng)處于失控狀態(tài)。當(dāng)采用四象限變頻器時(shí)，四象限變頻器隨時(shí)監(jiān)測(cè)負(fù)力的產(chǎn)生，將負(fù)力回饋電網(wǎng)，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)遠(yuǎn)行中正力到負(fù)力及負(fù)力到正力過程的平穩(wěn)控制。直流與能耗制動(dòng)的結(jié)合使用主要用在搭接膠帶機(jī)上。當(dāng)前一條膠帶機(jī)比后一條膠帶機(jī)停機(jī)早時(shí)，容易出現(xiàn)積煤埋機(jī)尾滾筒事故，所以采用電氣制動(dòng)來改善這種現(xiàn)象。但是，由于直流制動(dòng)適用于電機(jī)功率比較小的地點(diǎn)，井下膠帶機(jī)電機(jī)功率比較大，若純粹采用直流制動(dòng)，一是制動(dòng)時(shí)間比正常停機(jī)時(shí)間還長，二是強(qiáng)行制動(dòng)變頻器直流母線出現(xiàn)過壓現(xiàn)象。所以采用直流與能耗制動(dòng)相結(jié)合，效果良好，大大縮減了停機(jī)時(shí)間。

變頻器電氣制動(dòng)的新思路

最近，看到一些報(bào)道出現(xiàn)了一種新型制動(dòng)方式:電容反饋制動(dòng)。該制動(dòng)方式在整流部分采用普通的不可控整流橋進(jìn)行整流，濾波回路采用通用的電解電容，延時(shí)回路采用接觸器或可控硅。充電、反饋回路由功率模塊IGBT、充電、反饋電抗器L及大電解電容C(容量約零點(diǎn)幾法，可根據(jù)變頻器所在的工況系統(tǒng)決定)組成。逆變部分由功率模塊IGBT組成。保護(hù)回路由IG-BT、功率電阻組成。電動(dòng)機(jī)發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)CPU對(duì)輸入的交流電壓和直流回路電壓實(shí)時(shí)監(jiān)控，以決定是否發(fā)出充電信號(hào)，一旦直流回路電壓比輸入交流電壓所對(duì)應(yīng)的直流電壓值高到一定值時(shí)，對(duì)電解電容C充電。此時(shí)的電抗器L與電解電容C分壓，從而確保電解電容C工作在安全范圍內(nèi)。當(dāng)電解電容C上的電壓快到危險(xiǎn)值，而系統(tǒng)仍處于發(fā)電狀態(tài)，電能不斷通過逆變部分回送到直流回路中時(shí)，安全回路發(fā)揮作用，實(shí)現(xiàn)能耗制動(dòng)(電阻制動(dòng))，一般這種情況是不會(huì)出現(xiàn)的。電動(dòng)機(jī)電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)當(dāng)CPU發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)不再充電時(shí)，電容器將向直流回路反饋能量。CPU通過對(duì)電解電容C上的電壓和直流回路的電壓的檢測(cè)來控制反饋電流，確保直流回路電壓不超高。

作者：張生剛      單位：兗礦集團(tuán)安全監(jiān)察局