制動的概念

指電能從電機(jī)側(cè)流到變頻器側(cè)（或供電電源側(cè)），這時電機(jī)的轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速。負(fù)載的能量分為動能和勢能.。動能(由速度和重量確定其大小)隨著物體的運動而累積，當(dāng)動能減為零時，該事物就處在停止?fàn)顟B(tài)。機(jī)械抱閘裝置的方法是用制動裝置把物體動能轉(zhuǎn)換為摩擦和能消耗掉。對于變頻器，如果輸出頻率降低，電機(jī)轉(zhuǎn)速將跟隨頻率同樣降低，這時會產(chǎn)生制動過程，由制動產(chǎn)生的功率將返回到變頻器側(cè)，這些功率可以用電阻發(fā)熱消耗。在用于提升類負(fù)載,在下降時，能量(勢能)也要返回到變頻器(或電源)側(cè),進(jìn)行制動。這種操作方法被稱作"再生制動"，而該方法可應(yīng)用于變頻器制動。在減速期間，產(chǎn)生的功率如果不通過熱消耗的方法消耗掉，而是把能量返回送到變頻器電源側(cè)的方法叫做"功率返回再生方法"。在實際中，這種應(yīng)用需要"能量回饋單元"選件。

$怎樣提高制動能力？

為了用散熱來消耗再生功率，需要在變頻器側(cè)安裝制動電阻。為了改善制動能力，不能期望靠增加變頻器的容量來解決問題。請選用"制動電阻"、"制動單元"或"功率再生變換器"等選件來改善變頻器的制動容量。交流變頻調(diào)速技術(shù):是強(qiáng)弱電混合、機(jī)電一體的綜合性技術(shù)，既要處理巨大電能的轉(zhuǎn)換（整流、逆變），又要處理信息的收集、變換和傳輸，因此它的共性技術(shù)必定分成功率和控制兩大部分。前者要解決與高壓大電流有關(guān)的技術(shù)問題和新型電力電子器件的應(yīng)用技術(shù)問題，后者要解決（基于現(xiàn)代控制理論的控制策略和智能控制策略）的硬、軟件開發(fā)問題（在目前狀況下主要全數(shù)字控制技術(shù)）。

其主要發(fā)展方向有如下幾項。

（1）實現(xiàn)高水平的控制?；陔妱訖C(jī)和機(jī)械模型的控制策略，有矢量控制、磁場控制、直接傳矩控制和機(jī)械扭振補(bǔ)償?shù)?；基于現(xiàn)代理論的控制策略，有滑模變結(jié)構(gòu)技術(shù)、模型參考自適應(yīng)技術(shù)、采用微分幾何理論的非線性解耦、魯棒觀察器，在某種指標(biāo)意義下的最優(yōu)控制技術(shù)和逆奈奎斯特陣列設(shè)計方法等；基于智能控制思想的控制策略，有模糊控制、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)和各種各樣的自優(yōu)化、自診斷技術(shù)等。

（2）開發(fā)清潔電能的變流器。所謂清潔電能變流器是指變流器的功率因數(shù)為1，網(wǎng)側(cè)和負(fù)載側(cè)有盡可能低的諧波分量，以減少對電網(wǎng)的公害和電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動。對中小容量變流器，提高開關(guān)頻率的PWM控制是有效的。對大容量變流器，在常規(guī)的開關(guān)頻率下，可改變電路結(jié)構(gòu)和控制方式，實現(xiàn)清潔電能的變換。

（3）縮小裝置的尺寸。緊湊型變流器要求功率和控制元件具有高的集成度，其中包括智能化的功率模塊、緊湊型的光耦合器、高頻率的開關(guān)電源，以及采用新型電工材料制造的小體積變壓器、電抗器和電容器。功率器件冷卻方式的改變（如水冷、蒸發(fā)冷卻和熱管）對縮小裝置的尺寸也很有效。

（4）高速度的數(shù)字控制。以32位高速微處理器為基礎(chǔ)的數(shù)字控制模板有足夠的能力實現(xiàn)各種控制算法，Windows操作系統(tǒng)的引入使得可自由設(shè)計，圖形編程的控制技術(shù)也有很大的發(fā)展。

（5）模擬與計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）技術(shù)。電機(jī)模擬器、負(fù)載模擬器以及各種CAD軟件的引入對變頻器的設(shè)計和測試提供了強(qiáng)有力的支持。

主要的研究開發(fā)項目有如下各項。

（1）數(shù)字控制的大功率交-交變頻器供電的傳動設(shè)備。

（2）大功率負(fù)載換流電流型逆變器供電的傳動設(shè)備在抽水蓄能電站、大型風(fēng)機(jī)和泵上的推廣應(yīng)用。

（3）電壓型GTO逆變器在鐵路機(jī)車上的推廣應(yīng)用。

（4）電壓型IGBT、IGCT逆變器供電的傳動設(shè)備擴(kuò)大功能，改善性能。如4象限運行，帶有電極參數(shù)自測量與自設(shè)定和電機(jī)參數(shù)變化的自動補(bǔ)償以及無傳感器的矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等。

（5）風(fēng)機(jī)和泵用高壓電動機(jī)的節(jié)能調(diào)速研究。眾所周知，風(fēng)機(jī)和泵改用調(diào)速傳動后節(jié)約大量電力。特別是電壓電動機(jī)，容量大，節(jié)能效果更顯著。研究經(jīng)濟(jì)合理的高壓電動機(jī)調(diào)速方法是當(dāng)今重大課題。

主要的研究內(nèi)容及關(guān)鍵技術(shù)有如下各項。

（1）高壓、大電流技術(shù)：動態(tài)、靜態(tài)均壓技術(shù)（6kV、10kV回路中3英寸晶閘管串聯(lián)，靜動態(tài)均壓系數(shù)大于0.9）；均流技術(shù)，大功率晶閘管并聯(lián)的均流技術(shù)，均流系數(shù)大于0.85）；浪涌吸收技術(shù)（10kV、6kV回路中）；光控及電磁觸發(fā)技術(shù)（電/光，光/電變換技術(shù)）；導(dǎo)熱與散熱技術(shù)（主要解決導(dǎo)熱及散熱性好、電流出力大的技術(shù)，如熱管散熱技術(shù)）；高壓、大電流系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)（抗大電流電磁力結(jié)構(gòu)、絕緣設(shè)計）；等效負(fù)載模擬技術(shù)。

（2）新型電力電子器件的應(yīng)用技術(shù)：可關(guān)斷驅(qū)動技術(shù)；雙PWM逆變技術(shù)；循環(huán)變流/電流型交-直-交

（CC/CSI0）變流技術(shù)（12脈波變頻技術(shù)）；同步機(jī)交流勵磁變速運行技術(shù)；軟開關(guān)PWM變流技術(shù)。

（3）全數(shù)字自動化控制技術(shù)：參數(shù)自設(shè)定技術(shù)；過程自優(yōu)化技術(shù)；故障自診斷技術(shù)；對象自辨識技術(shù)。

（4）現(xiàn)代控制技術(shù)：多變量解耦控制技術(shù)；矢量控制和直接力矩控制技術(shù)；自適應(yīng)技術(shù)。