[实用新型]三相电能回馈装置及交流传动系统

说明书

本实用新型涉及交流传动系统，尤其涉及一种三相电能回馈装置以及交流传动系统。

在通用变频器中，几乎都用二极管整流装置对三相交流电进行整流，从而为直流母线提供直流电压。这样的变频器没有回馈的功能，电机再生制动产生的电能只能用电阻消耗掉。要实现通用变频器的回馈功能，简单而且节省成本的方法就是直接在直流母线和三相电网之间并联一套三相电能回馈装置。这时，三相电能回馈装置就和二极管整流装置直接并联在一起，如图1所示。

此时三相电能回馈装置作为一个独立、外挂式的三相电能回馈装置，当电机处在制动或负载倒拖时，电机将处于发电状态，给直流母线电容充电，直流母线电压上升。当电压上升到一定值时，例如620伏或751伏或1077伏（其中，380伏交流电网对应620伏，460伏交流电网对应751伏，660伏交流电网对应1077伏），三相电能回馈装置开始工作，将直流母线电容上的电能及时回馈到电网，使直流母线电压维持在一个安全的范围。当电机制动结束或不再处于倒拖状态，电机进入电动状态时，直流母线电压开始下降。当电压下降到设定值时，假设为615伏或745伏或1070伏，三相电能回馈装置则停止工作。三相电能回馈装置一直重复回馈→停止→回馈……这样的过程。

三相电能回馈装置这种回馈→停止→回馈……重复过程，表面上看很完美，彻底改变通用变频器电能不能回馈的缺点。之所以说表面上看很完美，是因为从表面上看可以很直观的认为：当直流母线电压升高到一定值，如620伏或751伏或1077伏时，会理所当然地认为二极管整流装置处在截止的状态，再生电能会从三相电能回馈装置馈送至电网。但事实上并非如此，两者并联应用会产生以下的环流问题。

三相电能回馈装置和二极管整流装置并联使用远远没有表面上看起来那么简单。如果不并联电能回馈装置，当直流母线电压高于620伏或751伏或1077伏时，二极管整流装置肯定处在截止状态；但是当两者并联应用时，就会组成一种新的拓扑结构，如图1所示，直流母线电压高于620伏或751伏或1077伏时，三相电能回馈装置进入工作状态，六个IGBT或MOSFET就会进入开关调制状态，受上桥IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管）或MOSFET（Metal‑Oxide‑Semiconductor Field‑Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管）开通关断状态的影响，由公式（4）和（5）可知：

$V_{\mathrm{NO}}=-\frac{V_{\mathrm{dc}}}{3}(S_a+S_b+S_c)$    公式（4）

$\left\{\begin{array}{c}{V}_{d2}=E_m\sin \mathrm{\θ}-V_{\mathrm{NO}}\\ V_{d1}=V_{\mathrm{dc}}+V_{\mathrm{NO}}-E_m\sin \mathrm{\θ}\end{array}\right.$    公式（5）