能量回馈模式通过将电动机制动时产生的再生电能逆变为与电网同频同相的交流电,实现能量回馈电网,而非通过电阻耗能。其核心流程包括:
能量转换:电动机发电状态下,定子绕组产生反向感应电流,经逆变器整流后提升直流母线电压。
逆变控制:当母线电压超过阈值(如1.2倍电网线电压有效值),可控变流器(如IGBT)切换为有源逆变状态,将直流电逆变为交流电回馈电网。
同步调节:控制电路实时检测电网电压、频率及相位,确保回馈电流与电网同步,避免谐波污染。
关键组件与功能
功率模块
由IGBT构成,通过PWM调制控制能量流向,实现整流与逆变模式切换。
需承受高电压冲击,如通力电梯变频器采用四象限模块支持双向能量流动。
滤波电路
滤除逆变过程中产生的高次谐波,通常由LC电路组成,确保回馈电能质量符合电网标准。
控制电路
动态调整逆变器触发角,维持母线电压稳定(如电网电压波动时自动降低回馈功率)。
典型应用场景
起重设备:下放重物时电机发电,能量回馈单元可回收80%以上再生能量。
电梯系统:四象限变频器通过回馈制动实现节能,如通力电梯的模块整流设计。
轨道交通:列车制动时大功率回馈,需电网兼容性支持。
能耗制动与回馈制动的对比
特性 | 能耗制动 | 能量回馈 |
能量去向 | 电阻发热消耗 | 回馈电网再利用 |
效率 | 低(能量浪费) | 高(节能率可达30%) |
成本 | 低(仅需制动电阻) | 高(需复杂逆变控制) |
适用功率 | 中小功率(<100kW) | 大功率(>100kW) |
技术挑战与解决方案
电网兼容性
需检测电网电压波动范围(如±20%),避免回馈电流冲击电网。
谐波抑制
采用多级滤波(如LC+有源滤波)降低THD(总谐波失真)至<5%。
动态响应
控制电路需在10ms内完成模式切换,防止母线过压。