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          電能回饋裝置與二極管整流裝置并聯(lián)研究

          作者: 時(shí)間:2013-03-08 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          摘要:通用中常用裝置進(jìn)行整流,存在無(wú)功能的缺點(diǎn)。三相裝置作為一個(gè)獨(dú)立、外掛式的回饋裝置與裝置并聯(lián)使用,可實(shí)現(xiàn)回饋功能。然而在裝置進(jìn)入回饋狀態(tài)后,因?yàn)閮煞N裝置并聯(lián)會(huì)導(dǎo)致裝置存在脈沖電流通過(guò)的問(wèn)題,影響電網(wǎng)及周邊電子設(shè)備。提出了一種改進(jìn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)結(jié)合控制的解決方法消除脈沖電流。最后,通過(guò)仿真分析及實(shí)際應(yīng)用證明了該方法的有效性和正確性。
          關(guān)鍵詞:;;二極管整流;

          1 引言
          通用變頻器常用二極管整流裝置對(duì)三相交流電進(jìn)行整流,從而為直流母線提供直流電壓,但存在無(wú)回饋功能的缺點(diǎn),當(dāng)電機(jī)處于再生發(fā)電狀態(tài)時(shí),回饋的能量將傳輸?shù)街绷髂妇€電容上,產(chǎn)生泵升電壓,使電容電壓不穩(wěn)。而且高泵升電壓可能損壞開關(guān)器件,從而威脅變頻器安全工作。通常做法是并聯(lián)一個(gè)電阻將這部分電能消耗掉,但又存在電能浪費(fèi)、電阻發(fā)熱等問(wèn)題。
          此處提出一種采用回饋裝置與二極管整流裝置并聯(lián)的方法,當(dāng)電機(jī)處于再生制動(dòng)狀態(tài)時(shí),將再生能量回饋到電網(wǎng),解決了電網(wǎng)污染、電能浪費(fèi)等問(wèn)題,保證了電機(jī)系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。主要對(duì)回饋裝置與二極管整流裝置并聯(lián)帶來(lái)的問(wèn)題及解決方法進(jìn)行研究,并給出了仿真分析及實(shí)際應(yīng)用結(jié)果。

          2 系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及改進(jìn)
          2.1 電能回饋裝置拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及數(shù)學(xué)模型
          圖1示出三相電能回饋裝置拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),主要由三相逆變器、濾波器和電網(wǎng)組成。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/175878.htm

          a.JPG


          為建立圖1中電能回饋單元數(shù)學(xué)模型,假設(shè):①電源為三相對(duì)稱正弦電壓;②網(wǎng)側(cè)濾波電感是線性的,且不考慮飽和;③功率開關(guān)管為理想開關(guān),無(wú)導(dǎo)通關(guān)斷延時(shí),無(wú)損耗。對(duì)于三相對(duì)稱系統(tǒng)有:
          uu=Emsinθ,uv=Emsin(θ-2π/3),uw=Emsin(θ+2π/3) (1)
          uu+uv+uw=0, ia+ib+ic=0 (2)
          式中:uu,uv,uw為三相對(duì)稱電網(wǎng)相電壓;Em為電網(wǎng)相電壓峰值;ia,ib,ic為三相線電流;θ為相位角。
          對(duì)三相交流側(cè)應(yīng)用基爾霍夫電壓定律,則有:
          d.JPG
          式中:Sj(j=a,b,c)為單極性二值邏輯開關(guān)函數(shù),Sj=1時(shí),上管導(dǎo)通,下管關(guān)斷,Sj=0時(shí),上管關(guān)斷,下管導(dǎo)通;Udc為直流母線電壓;uNO為N點(diǎn)相對(duì)于O點(diǎn)電位。
          由式(2),(3)聯(lián)立可得:
          uNO=-Udc(Sa+Sb+Sc)/3 (4)
          2.2 并聯(lián)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及改進(jìn)
          為實(shí)現(xiàn)通用變頻器的回饋功能,簡(jiǎn)單且節(jié)省成本的方法就是直接在直流母線和三相電網(wǎng)間并聯(lián)一套三相電能回饋裝置,如圖2所示。

          f.JPG


          此時(shí),三相電能回饋單元作為一個(gè)獨(dú)立、外掛式的電能回饋裝置,當(dāng)電機(jī)處在制動(dòng)或負(fù)載倒拖時(shí),電機(jī)將處于發(fā)電狀態(tài),給直流母線電容充電,Udc上升。當(dāng)上升到一定值如620 V時(shí),三相電能回饋裝置開始工作,將直流母線電容上的電能及時(shí)回饋到電網(wǎng),使Udc維持在一個(gè)安全的范圍內(nèi)。當(dāng)電機(jī)制動(dòng)結(jié)束或負(fù)載不再處于倒拖狀態(tài),電機(jī)進(jìn)入電動(dòng)狀態(tài)時(shí),Udc開始下降。當(dāng)下降到設(shè)定值假設(shè)為615 V時(shí),三相電能回饋裝置停止工作。三相電能回饋裝置一直重復(fù)回饋→停止→+回饋的過(guò)程。
          若不并聯(lián)電能回饋裝置,當(dāng)Udc高于620 V時(shí),二極管整流裝置必然處在截止?fàn)顟B(tài);但當(dāng)兩者并聯(lián)應(yīng)用時(shí),Udc高于620 V時(shí),三相電能回饋裝置進(jìn)入工作狀態(tài),6個(gè)IGBT就會(huì)進(jìn)入開關(guān)調(diào)制狀態(tài),受上橋IGBT開通關(guān)斷狀態(tài)的影響,由式(4)可知,uNO會(huì)產(chǎn)生浮動(dòng)變化。此處以u(píng)相為例分析說(shuō)明三相電能回饋裝置與二極管整流裝置并聯(lián)后,電能回饋裝置對(duì)二極管整流裝置的影響。


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