变频调速能量回馈控制技术的现状与发展趋势(编辑修改稿)

变频调速能量回馈控制技术的现状与发展趋势(编辑修改稿)内容摘要：

控有源逆变器 T1~T6 工作，将能量回馈到电网中，同时该方式有效的阻 断了环流的发生。 众所周知，在晶闸管逆变电路中，为保证逆变器换流的可靠性，对逆变角 β有一定的限制，即 βmin=300，同时为满足有源逆变的条件，避免直流环流，还应使变频器的最高直流侧电压 Udmax小于逆变电压 Uβmin，于是带来了两个问题 : 1) 较大的 αmin将引起波形畸变干扰电网，并降低了电网的功率因数。 2) 直流回路电压降低将使常规 380V交流电机得不到充分利用。 为此人们又提出了一种可行的解决办法，就是将有源逆变器通过升压变压器与电网相连，整流电路改为不可控。 显然，波形和功率因数都可得到改 善，升压变压器可以切断上下桥臂产生的直流环流，同时为了限制交流环流以及满足有源逆变条件在电路中设置了电抗器，但它又有如下缺点 : 1) 增加的变压器和环流电抗器使装置的成本提高、体积增大。 2) 因只要 Uα Uβ就会启动逆变装置，使逆变桥频繁工作，损耗增加。 由于逆变电流较小，会使电流断续而造成电网电流波形畸变，产生高次谐波，使功率因数降低。 虽然可以采用电压、电流滞环控制方法来克服这一缺陷，但所有的控制均基于对逆变角 β的控制，这就大大增加了 β角的控制难度。 特别是在发生误触发时，没有有效的方法防止有源逆变器 颠覆而产生的短路电流。 (2) 可控整流 /有源逆变复用型 等人提出了以下几种拓扑结构，其基本思路是利用一套可控整流桥既完成整流，又实现有源逆变，这样就可以减小装置的体积，降低成本。 1) 多脉宽调制 (MPWM)方式 采用一个电抗器和一个大功率晶体管作为能量暂存环节。 α900时，晶闸管 S1~S6工作在整流状态， Tr 和 Th 不工作，电抗器 L‘起续流作用。 逆变时， α900(β900)，一旦交流线电压降为零，先开通大功率晶体管 Tr，将能量暂时存在电感 L中，当电流达到 Tr 的 整定值时，关闭 Tr，同时开通 Th，由于电感 L的续流作用，能量就通过晶闸管 T?~T? 流回电网，周而复始，就可以将再生能量回馈电网。 二极管 D 的作用是防止直流回路的短路电流通过 Th 流入电抗器 L中。 这种方案的优点是巧妙地利用一个整流桥同时实现整流和有源逆变两种功能，结构简单，体积较小。 缺点是它的输出波形包含大量的低次奇次谐波，噪声大，同时能量回馈过程间断进行，回馈效率低，能量损耗较大，功率因数低。 为减少 MPWM 输出波形包含的低次奇次谐波，进一步改善电路的结构， 等人提出了 SPWM 方式。 2) 正弦波脉宽调制 (SPWM)方式 该方式控制电路仅采用一只晶体管来实现能量的回馈控制，使电路的结构更加简单，且有效的抑制了低次谐波，但它需要晶闸管 S1~S6 的协调配合，同时该方案的开关损耗较大，能量回馈过程是间断进行的。 为了获得连续的电流波形， 等人又提出了一种新的方案，即 MCC 方式。 3) 可调的库克 (MCC)方式 该方案是在 MPWM 方式的基础上增加一只大型电容器，通过控制电容器的充放电来保证能量回馈过程的连续，工作原理同 MPWM 一样，先将再生能量储存在电感中，待条件 满足后再将能量回馈到电网中。 该方案的优点是可以连续的回馈再生能量，保证了电流的连续性，从而使回馈的功率较高，开关损耗较小，但由于引人了大型电容器，使装置体积增大，成本提高，同时该电路输出电流波形包含较大的低次奇次谐波成分，易造成负载转矩脉动、噪声较大。 (3) 滞环控制斩波 逆变回馈方式 上述几种方案虽然都能实现能量回馈控制，但其缺点是显而易见的，同时由于晶闸管存在强。