適用于電機(jī)變速驅(qū)動(dòng)的能量再生電路分析

近正弦，諧波含量少，電壓變化率小，并獲得更大的輸出容量。對(duì)于大功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備，能量再生利用顯得尤為重要，可以顯著實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果，提高經(jīng)濟(jì)效益。

　　多電平變換器具體電路拓?fù)淇煞譃? 類：二極管箝位型、雙向開關(guān)互聯(lián)型、飛跨電容型、兩電平變流器組合型、單相H 橋級(jí)聯(lián)型等［9］。多單元兩電平變流器組合型拓?fù)湟驯蛔C明是高壓變頻器的有效選擇，可以提高交流輸入側(cè)和電機(jī)側(cè)的電能質(zhì)量，但是輸入側(cè)通常采用二極管整流，缺乏再生運(yùn)行模式，輸入側(cè)功率因數(shù)不可控，每個(gè)單元注入直流側(cè)的電流諧波較大，導(dǎo)致直流側(cè)必須使用較大容量的電解電容，如果以有源前端整流器代替基于二極管的輸入整流器，則可以解決這些缺陷［10］。文獻(xiàn)［11］對(duì)適用于多電平拓?fù)涞脑偕鷨卧M(jìn)行了分析，提出了一種新的再生單元，可以實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)，通過再生單元的組合，可以構(gòu)造適于能量再生的組合型多電平拓?fù)洹?/p>

　　二極管箝位型多電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制靈活，近年來在大功率變頻調(diào)速、無功補(bǔ)償、大功率穩(wěn)壓電源等方面均有較多的應(yīng)用，但是隨著電平數(shù)的增多，箝位器件的數(shù)目也會(huì)增多，導(dǎo)致系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)比較困難，因此在大功率場(chǎng)合，以三電平、五電平應(yīng)用居多。圖6 是二極管箝位型三電平雙PWM變換器在變速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用，功能和兩電平雙PWM變換器相似，功率器件和電容增加了一倍，并額外增加了箝位二極管，可以方便地實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的再生制動(dòng)，文獻(xiàn)［12］比較了幾種應(yīng)用于多電平變速驅(qū)動(dòng)器的再生電路，包括前端整流和能量再生采用雙晶閘管橋的拓?fù)?，認(rèn)為從能量再生的角度考慮，圖6的拓?fù)涫禽^好的選擇。

　　5 結(jié)語

　　再生制動(dòng)功能對(duì)變速驅(qū)動(dòng)器有著非常重要的意義，可以有效提高系統(tǒng)的效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。本文通過對(duì)變速驅(qū)動(dòng)器各種再生電路的分析和討論，為實(shí)際應(yīng)用的選擇提供參考。基于能量存儲(chǔ)設(shè)備和共用直流母線的再生電路，適用于一些特定的應(yīng)用場(chǎng)合?；陔娏﹄娮幼儞Q器的再生電路，目前的使用非常多，其中使用晶閘管的再生電路，成本較低，容易實(shí)現(xiàn)大功率等級(jí)，但是由于晶閘管是半控型器件，必須考慮其換相的問題，需要采取措施保證其可靠換相，同時(shí)會(huì)向電網(wǎng)注入一定的諧波電流；基于全控型器件的再生電路，盡管成本相對(duì)較高，但是性能優(yōu)良，既能方便地實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)，又能顯著提高電網(wǎng)側(cè)的電能質(zhì)量，因此具有較好的應(yīng)用前景。對(duì)于應(yīng)用于多電平拓?fù)涞脑偕娐罚娖诫pPWM變換器也是一種優(yōu)選的方案。

　　作者簡(jiǎn)介：

　　胡書舉（1978-），男，博士研究生，研究方向?yàn)殡娏﹄娮?/p>

　　與電力傳動(dòng)、風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)。

　　李建林（1976-），男，博士，助理研究員，研究方向?yàn)殡?/p>

　　力電子技術(shù)、變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)。

　　許洪華（1967-），男，中科院電工所可再生能源研究部

　　主任，研究員，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電、太陽光

　　伏發(fā)電以及電力電子技術(shù)。