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我对这个泵升电压困惑已久,一直不清楚是怎么产生的。我之前的思路是, 电机电动时, 其自感电动势也就是供电电压, 有什么理由制动时会产生比变频器直流母线电压更高的电压呢? 最近在学习王兆安的《电力电子技术》, 学习到PWM整流部分,PWM整流可以利用电感的泵升作用升高母线电压, sinamics ALM电源模块就是这个原理。其原理就是每个桥臂的下IGBT开通时,相当于短接电源,给电感充电,上臂打开时,电感产生泵升作用,释放能量,提高母线电压。 今日开车的时候,灵光一闪, 电机制动时, 可以理解为电机本身是个交流电源,而且电机自带电感, 这不就是PWM整流的泵升作用吗? 茅塞顿开。
我来做个总结:
我一开始的结论, 认为PWM整流的泵升作用是电压升高的必要条件。 这个结论有失偏颇, PWM并不是必要条件, 必要条件应该是 开关器件+电感, 如果在制动时能形成持续等效升压电路, 就会抬高母线电压。与是不是PWM无关。 感谢大家的关注, 这么多人参与, 终于解开了我的一个心结。
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茅塞顿开了?那还有什么问题呢?电压泵升的条件我认为是两个,一个是开关管的输入端要存在电感元件,一个是开关管工作在脉冲开关状态。即可产生其输出的电压泵升。比如开关电源,比如DC/DC变换的直流电子变压器,还比如有源前端的整流回馈单元ALM(AFE)等等。这些应用都是利用了开关电路的泵升电压原理。
不尽然。对交直交的,不带能量回馈功能的变频器,当其带的负载需要制动时,随着电机速度的降低,而存在机械惯性,其能量不可能无缘无故的消失,这些能量必须有出路,此时的电机由电动状态变成发电状态,其能量通过逆变的IGBT反并联的二极管整流回到变频器直流部分加载到电容器的两端导致电压升高,这个就是泵升电压。此时要遏制泵升电压,就需要加装制动单元和电阻,把这些能量消耗掉。或者采用具有能量回馈功能的装置回馈到电网。变频器的直流回路也可以没有电感的,没有电感给电感充什么电呢?你说呢?
不尽然。对交直交的,不带能量回馈功能的变频器,当其带的负载需要制动时,随着电机速度的降低,而存在机械惯性,其能量不可能无缘无故的消失,这些能量必须有出路,此时的电机由电动状态变成发电状态,其能量通过逆变的IGBT反并联的二极管整流回到变频器直流部分加载到电容器的两端导致电压升高,这个就是泵升电压。此时要遏制泵升电压,就需要加装制动单元和电阻,把这些能量消耗掉。或者采用具有能量回馈功能的装置回馈到电网。和电机的电感没有关系,变频器的直流回路也可以没有电感的,没有电感给电感充什么电呢?你说呢?
离开变频器的PWM, 电机机械能可以说无法回收。 只能自有停车。
引用2楼详细内容:
pwm只是变频调制的一中。还有PAM呢
在变频器输出封锁时,也就是OFF2(就是自由停车)时,就不需要PWM了,一样的能量要通过变频器的反并联二极管回到直流母线上。和PWM没有关系。除非没有变频器,接触器或者开关直接带电机,直接断电,那电机只能自由停车或者抱闸,报能量消耗掉
引用3楼详细内容:
PAM我不太懂。 请你分析下能量回馈的过程 。 包括任何产生电流, 如果克服升高的母线电压。
引用5楼详细内容:
3个办法:
1、加能量回馈装置回到电网
2、加制动单元和制动电阻消耗掉
3、开启直流母线电压调节器
引用6楼详细内容:
不是问途径。 我是想搞清楚, 回馈时, 如何产生这么高的电压的? 显然电机自由停车 +不可控整流, 是不能产生这么高的电压的。
如果你这段话说的是ALM对电网的回馈,那靠”泵升“原理是对的。
如果指的是电机的机械能回馈到直流母线侧,那不是靠“泵升”,靠的是逆变器侧的与其IGBT反并联的续流二极管的整流作用。
引用楼主详细内容:
我觉得说不通。 姑且认为你说的对, 那么电机最对也就是感应到额定电压的反电动势, 这个经过不可控整流, 最多也就是2.34U2, 也就是根直流母线电压持平, 过电压咋来的?
引用9楼详细内容:
I 服了you。难道二极管整流到到达直流母线会对中间的滤波电容器进行充电的,能量反回来,他要去哪里呢?总的有出路,它会在电容器(U=Q/C)上进行积累导致电压升高。根据能量回馈的大小(和电机的反电势有关)决定电压的升高多少,所以有时电压不会升高多少,在合理范围内,有时就越过门槛值,你的,明白
这个问题问的极好。
我是这么理解的:
当制动状态时,为了保持转子有足够的转矩,定子上依然要维持足够的磁通(为无功,不做功),而这个磁通的产生符合V/F规则。也就是说制动过程中,定子上始终要有V,这个V来自于逆变器的IGBT的导通/关断。
同时,制动时,定子的同步转速一定要低于转子,也即转子产生的磁通与定子的磁通转速差会在定子上产生一个感应电势。这个感应电势与IGBT本身作用在定子上的电势是正叠加关系,也就是说会提升定子的总电动势。而并不是你理解的简单的U2。这个转速差越大,则定子上的电势越大,那反向对电容充电的整流电压越大。
这,就是我理解的直流母线电压升高的过程。
引用10楼详细内容:
如果兵版所言正确, 那么会有一个结论, 那就是变频器斜坡减速时,电机的电压会升高, 也就是输出电缆的电压会升高。 我怎么感觉有点奇怪。
我觉得兵版说的跟我说的本质上是一样的。 角度不同。 制动时,将电动机理解成电源, 然后PWM整流。 PWM整流的升压作用, 大家都知道。
你说的是结果, 我要的是过程。
此楼开始我真没认真看题,一看泵升电压,脑子里想的就是IGBT的变流器特点。所以没好好的审题。现在再看楼主的题目,原来是真的有待商榷了。
好在兵版的精彩发言,把此楼的讨论推向一个好的方向。在此学到了,并表示感谢。
传动控制,是自动化系列中的一个专业分支,传动控制专业应用非常广泛。从事此专业的技术人员,会在实践中发现许多的疑问现象。而这些存疑的现象,充满了工作原理的必然性。此楼提问,其实就是一个很好的实例证明。
尽管通过讨论,或许对存疑者有些解惑的帮助,但根本的解惑应该是去读书学习,在传动专业教科书的原理、定义中去寻求问题出处。这样的过程就是人的认识过程中,感性到理性的飞跃过程了。也许,会有人说,你又开始说教了。而我这是真心的告诫。读书很重要,读原理更重要。仅此。
引用12楼详细内容:
我跟你说的完全不一样。
制动时,不是IGBT的PWM整流,就是单纯的二极管整流。
感谢分享,受益了!
支持兵版的说法!
简单地说吧。
通过变频器给电机一个直流电压(就是0Hz啦),电机励磁。
电机被外力拖动旋转。
直流表测量电缆电压,还是那个直流电压。
交流表测量电缆电压,是与电机被拖动转速对应频率的电压;电机不转,就没这个交流电压。
问题是那个直流电压是电压平均值,电压的峰峰值=母线电压(脉宽调制PWM)。
这个叠加在直流上的交流电压,正好通过反并联二极管的整流,反充到直流母线侧。
零频如此,其他频率也如此。只要是励磁被拖动就这么简单地发电。
我有不同看法。
通入0Hz励磁直流, 这个时候相当于直流制动, 能量会消耗在转子电阻上。
还有这个IGBT的PWM和二极管整流, 这二者本来就是一体; SLM和ALM的整理单元都是IGBT, 也集成了二极管。
如果电机在0.4的转速, 变频器输出15HZ; 输出加电抗器解耦; 此时 即使 变频器输出电压和反电动势夹角为0, 撑死也就 0.3 + 0.4 = 0.7倍额定电压; 我不知道这0.7倍电压经过二极管不控整流, 如何能得到比2.34倍更高的直流母线电压。
我的理解是, 由于变频器PWM的存在, 会间或的形成绕组短路, 利用叠加的反电动势对电感充电, 然后在关短的时候,利用电感的泵升作用提升电压。也就是输, 没有PWM, 这个升高电压无从谈起
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