直流母线电容作用,变频器直流母线电容选择

直流母线电容

在进线经过整流后部分的电容就是直流母线电容。直流母线电容一般分为变频器直流母线电容、逆变器直流母线电容。

作用

直流母线电容在变频器或者逆变器当中的作用

变频器带感性负载时，无功能量只能靠直流环节中滤波器的储能元件来缓冲。电压型变频器用电容储能，而电流型变频器用电感储能。具体有以下几种；（1）补偿以电源频率两倍或六倍变化的逆变器所需功率与整流桥输出功率之差；

（2）提供逆变器货变频器开关频率的输入电流；

（3）减小开关频率的电流谐波进入电网；

（4）吸收急停状态时所有功率开关器件关断下的电机去磁能量；

（5）提供瞬时峰值功率；

（6）保护逆变器或变频器免受电网瞬时峰值冲击。

参数与选型

直流母线电容的选型所需要考虑的主要因素有以下几个：

直流母线电压：在选型过程中首先考虑它的电压；根据实际电压来选出电容器的耐压。

电容器的容量：这个主要根据电容器功率大小来判断。

电容器的纹波电流：在选择时候要选择能够耐更高纹波电流的电容。

电容器的温升与散热：一般情况下电容都是105度的。

电容器的寿命：它的寿命除了跟电容器本身问题有关，还跟以上参数有关，如果选型不当会影响寿命。

电容器品牌：直流母线电容在产品中是非常重要的一个元器件之一，好的一个品牌除了品质有保证之外，对售后等各方面也比较放心。比较靠谱的有：红宝石、黑金刚、尼基康、万裕、江海、KFSON/康富松、CAPXON/丰宾等。

直流母线电容对以上这些参数因素非常重要，对变频器、逆变器的性能都起到关键性作用。

变频器中直流母线电容的纹波电流计算

變頻器中直流母線電容的紋波電流計算 1 引言 各類電動機是我們發電量的主要消耗設備，而變頻器作為電動機的驅動裝置成為當前“節能減排”的主力設備之一。它一方面可以起到節約能源消耗的作用，另一方面也可以實現對原有生產或處理工藝過程的優化。目前應用最多也最廣的是交-直-交電壓型變頻器，即中間存在直流儲能濾波環節，一般採用大容量電解電容器實現此功能。 使用電解電容器的作用主要有以下幾個[1]： （1）補償以電源頻率兩倍或六倍變化的逆變器所需功率與整流橋輸出功率之差； （2）提供逆變器開關頻率的輸入電流； （3）減小開關頻率的電流諧波進入電網； （4）吸收急停狀態時所有功率開關器件關斷下的電機去磁能量；（5）提供暫態峰值功率； （6）保護逆變器免受電網暫態峰值衝擊。 電解電容器設計選型所需要考慮的主要因素有以下幾個：電容器的電壓、電容器量、電容器的紋波電流、電容器的溫升與散熱、電容器的壽命等等。這些因素對變頻器滿足要求的平均無故障時間（MTBF）十分重要。然而電解電容器的紋波電流的計算如何能明確給出計算依據，這是本文所要解決的問題。

2 直流母線電容紋波電流的計算 紋波電流指的是流過電解電容器的交流電流，它使得電解電容器發熱。紋波電流額定值的確定方法是在額定工作溫度下規定一個允許的溫升值，在此條件下電容器符合規定的使用壽命要求。當工作溫度小於額定溫度時，額定紋波電流可以加大。但過大的紋波電流會大大縮短電容器的耐久性，當紋波電流超過額定值，紋波電流所引起的內部發熱每升高5℃，電容器器的壽命將減少50%。因此當要求電容器器具有長壽命性能時，控制與降低紋波電流尤其重要。 但在實際設計過程中，電解電容器的紋波電流由於受變頻器輸入輸出各物理量變化以及控制方式等的影響很難直接計算得到[2]，一般多採用根據實際經驗估算大小，如每μf電容器要求20ma紋波電流之類的經驗值，或者通過電腦模擬來估算[3～6]。 本文根據對變頻器電路拓撲與開關調製方式的分析，並借鑒已有文獻資料，歸納出一個直接的計算電解電容器紋波電流的方法，供大家參考。 圖1 變頻器拓撲示意圖 由圖1可以得到直流母線電容的紋波電流ic=il-i，il和i分別是整流器

共直流母线方案

电话: 86-755-29799595 传真: 86-755-29619897 网址：http://www. https://www.sodocs.net/doc/dc6278691.html, 汇川变频器在共直流母线上的应用 摘要：本文主要讲述汇川MD320系列矢量变频器在共直流母线上的应用，在传动系统中,由于某些机械件的惯量也较大,负荷间会互相影响和干扰,使得系统的扰动大大增加,从而使得有些传动工作方式在电动和发电之间变化。共直流母线技术则是使能量通过母线流动供其它传动使用,以达到节能、提高设备运行可靠性、减少设备维护量和设备的占地面积等目的。 关键词: 变频传动共直流母线能量反馈制动单元 一共直流母线设计的原因 在部分传动系统中,由于某些机械件的惯量较大,负荷间会互相影响和干扰,使得系统的扰动大大增加,从而使得有些传动工作方式在电动和发电之间变化。目前国内很多交流变频采用PWM调速方式，变频器并没有设计使再生能量反馈到三相电网的功能,因此所有变频器从电动机吸收的能量都会保存在电解电容中,最终导致变频器中的母线电压升高。如果变频器配备制动单元和制动电阻,变频器就可以通过短时间接通电阻,使电能以热方式消耗掉，如果在没有制动电阻和能量反馈单元的情况下，变频器经常性过压、制动会导致变频器发生变频跳闸、停机的现象,直接影响到正常生产。 在这种情况下,如果有多个传动变频器通过直流母线互连的话,一个或多个电动机产生的再生能量就可以被其他电动机以电动的方式消耗吸收。这是一种非常有效的工作方式,即使有多个部位的电动机一直处于连续发电状态,也不用再去考虑其他的处理再生能量的方式。 二共直流母线设计的原理（汇川变频器的应用） 常见的共直流母线有下列两种用法，现就将详细说明如下： 第一种：采用汇川变频器MD320组成 对于通用变频器而言，采用共用直流母线很重要的一点就是在上电时必须充分考虑到变频器的控制、传动故障、负载特性和输入主回路保护等。图所示为在其中一种应用比较广泛的方案。该方案包括3相进线（保持同一相位）、直流母线、通用变频器组、公共制动单元或能量回馈装置和一些附属元件。 原理：当系统上电的时候，各个变频器上电，但此时都没有投入到直流母线中来，当每台变频器上电预充电结束后，运行状态进入运行就绪状态，变频器D0（F5-04=16）端子输出信号，使此台变频器的直流母线处的接触器吸合，投入到直流母线系统中.当系统中任何一台变频器出现故障时，变频器D0断开，自动脱离系统，保证其他部分不受影响。采用能量反馈单元或者制动单元，能够把多余的能量释放，保证母线电压的稳定。

共用直流母线系统变频器及其应用

在同一电力拖动系统中的一个或多个传动，有时会发生从电动机端发电得到的能量反馈到传动的变频器中，这种现象叫做再生能量。这种情况一般发生在电动机被拖着走时(也就是被一个远远高于设定值的速度拖动时)，或者是当传动电动机发生制动以提供足够的张力时(如放卷系统中的传动电动机)。 传统非四象限的PWM变频器并没有使再生能量反馈到电网(三相电源)的功能，变频器从电动机吸收的能量都会保存在电解电容中，最终导致变频器中的母线电压升高b对于一些单台以变频方式运行的设备，常对其变频器配备制动单元和制动电阻，当有再生能量时，变频器的控制系统就通过短时间接通电阻使再生能量以热方式消耗掉。这种处理再生能量的方式要充分考虑制动时最大的电流容量、负载周期和消耗到制动电阻上的额定功率，就可以设计出合适的制动单元，并以连续的方式消耗电能，最终能够保持母线电压的平衡。这种通过制动单元消耗再生能量的工作方式其实是一种浪费电能的方式。 对于一些成群组运行的生产设备(如离心机、化纤设备、造纸机、油田磕头机等)的电动机传动中，其再生能量的现象发生十分频繁.，且常发生在不同时刻。对这样的系统设备，如果通过制动单元消耗再生能量的工作方式，则电能浪费将于分可观。对此使用一种实用的通用变频器直流母线方案则可很好地解决再生能量发生十分频繁的现象，且节电将十分可观。 将多个通用变频器的直流母线互连，一个或多个电动机在不同时刻产生的再生能量就可以被其他电动机以电动的方式消耗吸收。这是一种非常有效的工作方式，即使有多个部位的电机一直处于连续发电状态，也不用再去考虑其他的处理再生能量的方式。 1.专用型共用直流母线变频器系统 专用型共用直流母线变频器系统如图3一49所示。这种共用直流母线变频

共直流母线 变频器论文

变频调速系统在涤纶短丝线中的应用 李潇玮 洛阳实华合纤有限责任公司 2011年6月

变频调速系统在涤纶短丝线中的应用 摘要： 本文介绍五万吨直纺涤纶短纤维生产设备工艺流程，自动化控制系统。重点阐述共用直流母线变频调速系统在涤纶短纤维后处理联和机中的系统控制组成和应用方案。 关键词：直流母线；变频调速；涤纶短纤维 1引言 随着聚酯纤维工业的快速发展，涤纶短纤维逐渐向大规模、低成本、国产化、多品种方向发展。我国聚酯纤维工业，从50年代开始研究短纤维到70年代末开始从国外引进成套生产技术设备，仅用二十年的时间，在促进工业发展的快速化方面取得了举世瞩目的成绩。为满足现代化纺织工业高自动化、高效率、高可靠性和高精度要求，可编程控制器、人机界面和变频器传动控制在纺织工业上取得了广泛应用。 2直纺涤纶短纤维生产工艺 涤纶生产线，整个生产系统是由前纺部分和后纺部分组成。 生产工艺流程：熔体自聚合釜出口——增压泵——过滤器——聚合物热交换器——熔体分配器——静态混合器——冷冻阀——纺丝箱体——纺丝计量泵——纺丝组件——中心吹风筒——纺丝上油——卷绕集束——卷绕牵引机——喂入轮——盛丝桶—— 后纺集束装置——导丝机——一水浴牵伸槽——道牵伸机——二道牵伸机——蒸汽加 热箱——紧张热定型Ⅰ——紧张热定型Ⅱ——紧张热定型Ⅲ——张热定型Ⅳ——油剂 喷淋——三道牵伸机——叠丝机——三棍牵引机——张力架——蒸汽预热箱——卷曲机——铺丝机——松弛干燥机——张力机——切断机——打包机 后纺中最为重要的是从牵伸到卷曲的工艺过程，该流程中共有4个传动机构（一道牵伸、二道牵伸、三道牵伸、卷曲），在传统的工艺中采用一台大电机通过机械齿轮来单轴控制4个传动。由于单轴传动的弱点逐渐凸显出现，如齿轮箱损坏率高、牵伸比调节困难、单轴容易断裂等。因此在目前进口的化纤后纺设备中基本上都采用独立变频传动的方式来实现。

变频器电压电流典型检测方法

变频器电压电流典型检测方法 1.前言 变频器最主要的特点是具有高效率的驱动性能及良好的控制特性。简单地说变频器是通过改变电机输入电压的频率来改变电机转速的。从电机的转速公式可以看出，调节电机输入电压的频率f，即可改变电机的转速n。目前几乎所有的低压变频器均采用图1所示主电路拓扑结构。 部分1为整流器，作用是把交流电变为直流电，部分2为无功缓冲直流环节，在此部分可以采用电容作为缓冲元件，也可用电感作为缓冲元件。部分3是逆变器部分，作用是把直流电变为频率可调整的三相交流电。中间环节采用电容器的这种变频器称之为交直交电压型变频器，这种方式是目前通用型变频器广泛应用的主回路拓扑。本文将重点讨论这种结构在电压、电流检测设计中应注意的一些问题。变频器在运行过程中为什么要对电压、电流进行检测呢这就需要从电机的结构和控制特性上说起： ①三相异步电动机的转矩是由电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的，在额定频率下，如果电压一定而只降低频率，那么磁通就过大，磁回路饱和，严重时将烧毁电机。因此，频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。 ②变频器运行中，过载起动电流为额定电流的~倍;过流保护为额定电流的~3倍(根据不同性质的负载要求选择不同的过流保护点);另外还有电流闭环无跳闸、失速防止等功能都与变频器运行过程中的电流有关。 ③为了改善变频器的输出特性，需要对变频器进行死区补偿，几种常用的死区补偿方法均需检测输出电流。 ④电动机在运转中如果降低指令频率过快，则电动状态将变为发电状态运行，再生出来的能量贮积在变频器的直流电容器中，由于电容器的容量和耐压的关系，就需要对电压进行及时、准确地检测，给变频器提供准确、可靠的信息，使变频器在过压时进行及时、有效的保护处理。同时变频器上电过程、下电过程都需要判断当前直流母线电压的状态来判断程序下一步的动作。 鉴于电压、电流检测的重要性，在变频器设计中采用对电压、电流进行准确、有效检测的方法是十分必要的。 2.在线测量电压的几种方案设计 变频器的过电压或欠电压集中表现在直流母线的电压值上。正常情况下，变频器直流电压为三相全波整流后的平均值。若以380V线电压计算，则平均直流电压。在过电压发生时，直流母线的储能电容将被充电，主电路内的逆变器件、整流器件以及滤波电容等都可能受到损害，当电压上升至约800V左右时，变频器过电压保护功能动作;另外变频器发生欠压时(350V左右)也不能正常工作。对变频器而言，有一个正常的工作电压范围，当电压超过或低于这个范围时均可能损坏变频器，因此，必须在线检测母线电压，常用的电压检测方案有三种。 1)变压器方案 图2中，P为直流母线电压正(+)，N为直流母线电压负(-)。 变频器控制回路的电源电压一般采用开关电源的方式来获得，利用开关变压器的特点，在副边增加一组绕组N4(匝数根据实际电路参数决定)作为母线电压的采样输出，开关变压器的原边电压为母线电压，而副边输出电压随着原边输入电压的变化而线性地发生变化，这样既能起到强弱电隔离作用又能起到降压作用，把此采样信号经过处理可以送到DSP内进行A/D采样实现各种保护工作。 2)线性光耦方案

变频器直流母线电容纹波电流计算方法

变频器直流母线电容纹波电流计算方法 各类电动机是我们发电量的主要消耗设备，而变频器作为电动机的驱动装置成为当前“节能减排”的主力设备之一。它一方面可以起到节约能源消耗的作用，另一方面也可以实现对原有生产或处理工艺过程的优化。目前应用最多也最广的是交-直-交电压型变频器，即中间存在直流储能滤波环节，一般采用大容量电解电容器实现此功能。 使用电解电容器的作用主要有以下几个： （1）补偿以电源频率两倍或六倍变化的逆变器所需功率与整流桥输出功率之差； （2）提供逆变器开关频率的输入电流； （3）减小开关频率的电流谐波进入电网； （4）吸收急停状态时所有功率开关器件关断下的电机去磁能量； （5）提供瞬时峰值功率； （6）保护逆变器免受电网瞬时峰值冲击。 电解电容器设计选型所需要考虑的主要因素有以下几个：电容器的电压、电容器量、电容器的纹波电流、电容器的温升与散热、电容器的寿命等等。这些因素对变频器满足要求的平均无故障时间（mtbf）十分重要。然而电解电容器的纹波电流的计算如何能明确给出计算依据，这是本文所要解决的问题。 直流母线电容纹波电流的计算 纹波电流指的是流过电解电容器的交流电流，它使得电解电容器发热。纹波电流额定值的确定方法是在额定工作温度下规定一个允许的温升值，在此条件下电容器符合规定的使用寿命要求。当工作温度小于额定温度时，额定纹波电流可以加大。但过大的纹波电流会大大缩短电容器的耐久性，当纹波电流超过额定值，纹波电流所引起的内部发热每升高5℃，电容器器的寿命将减少50%。因此当要求电容器器具有长寿命性能时，控制与降低纹波电流尤其重要。 但在实际设计过程中，电解电容器的纹波电流由于受变频器输入输出各物理量变化以及控制方式等的影响很难直接计算得到，一般多采用根据实际经验估算大小，如每μf电容器要求20ma纹波电流之类的经验值，或者通过计算机仿真来估算[3～6]。 本文根据对变频器电路拓扑与开关调制方式的分析，并借鉴已有文献资料，归纳出一个直接的计算电解电容器纹波电流的方法，供大家参考。

变频器欠电压问题的一般处理方法

变频器欠电压问题的一般处理方法 常用的低压变频器属于交－直－交变频器，三相电源经过整流器得到直流电，通过直流母线向逆变器供电。母线电压在正常情况下，应该约等于进线电压的1.35倍。 为了保护变频器，在母线电压过低时，变频器会报欠压故障，并封锁逆变器的脉冲输出。这是保护变频器器件不受损坏的一个重要而且必要的方法。这个故障也是不能被屏蔽的。 变频器内部有母线电压检查机构，当母线电压测量值低于某个阈值后，变频器会报欠压故障。 造成直流母线欠电压的原因有很多，应该根据实际情况进行分析。如果找对根源，然后对症下药，一般都可以解决。 一、首先是来自进线电压的影响。 如果电网质量不好，有瞬间电压跌落，那势必会造成母线电压过低。在大型设备起动过程中，也难免造成电网电压降低。偶尔出现的瞬间的电压跌落很难捕捉到，这为故障的诊断增加了难度。如果能够确认电网质量存在问题（比如大电机起动时造成的电压短时

跌落），而又很难改变这样的用电环境，那么可以使能变频器的“自动再起动”功能，在电压跌落时，变频器欠压停机；在电网恢复时，变频器自动再起动。 在进线端加一个稳压装置也是一个不错的选择。不过要使用变频器专用的。 在打雷时，也可能会对电网电压产生瞬时影响，也可能会造成变频器的欠电压故障。不过打雷也是很偶然的事件，不会一直困扰变频器的运行。不过安全起见，工厂应该有防雷措施。 二、其次是来自输出端的影响，即逆变器侧。 在电机加速时，电动机从变频器获得电能，并将其转化成动能。如果加速时间短，加速度很高，那么母线电压会被很快拉低，而造成欠电压故障。针对这种情况，一般的处理方法有：延长加速时间；如果使用了PID技术控制器，注意降低系统响应，减P加I，延长滤波时间 三、最后是硬件问题。

变频器电压检测电路(新)

变频器的电压检测电路（新） ——正弦变频器电压检测实际电路分析 一、电路构成和原理简析 电压检测电路，是变频器故障检测电路中的一个重要组成部分，旨在保障使IGBT 逆变电路的工作电源电压在一特定安全范围以内，若工作电源危及IGBT （包含电源本身的储通电容）器件的安全时，实施故障报警、使制动电路投入工作、停机保护等措施。此外，少数机型还有对输出电压的检测，在一定程度上，起到对IGBT 导通管压降检测的同样作用，取代驱动电路中IGBT 的管压降检测电路。 1、电压检测电路的构成、电压采样方式及故障表现 图1 电路检测电路的构成（信号流程）框图 1、电压检测电路的电压采样形式（前级电路） 1）直接对DC530V 电压采样 78L05C 8 P N 图2 DC530V 电压检测电路之一

直接对P 、N 端DC530V 整流后电源电压进行进行采样，形成电压检测信号。如阿尔法ALPHA2000型18.5kW 变频器的电压检测电路，如图2所示。 电路中U14线性光耦合器的输入侧供电，由开关变压器的独立绕组提供的交流电压，经整流滤波、由78L05稳压处理得到5V 电源所提供，电源地端与主电路N 端同电位。输出侧供电，则由主板+5V 所提供。 直流回路P 、N 端的DC530V 电压，直接经电阻分压，取得约120mV 的分压信号，输入U14（线性光耦合器，其工作原理前文已述）进行光、电隔离与线性放大后，在输出端得到放大了的检测电压信号，再由LF353减法放大器进一步放大，形成VPN 直流电压检测信号，经CNN1端子，送入MCU 主板上的电压检测后级电路。 2）由开关变压器次级绕组取得采样电路信号 +5V -42V 图3 DC530V 电压检测电路之二 +5V N1输入电压波形示意图V T 截止 VT 饱合导通 0V 530V 5V 0V -42V N3输出电压波形示意图 压采样等效电路 图4 直流回路电压采样等效电路及波型示意图 主电路的DC550V 直流电压检测信号，并不是从主电路的P 、N 端直接取得，而是“间接”从开关电源的二次绕组取出，这是曾经令一些检修人员感到困惑、找不到电压检测信号是从何处取出的一件事情，也成为该部分电路检修的一个障碍。电压采样电路如上图4所示。 在开关管VT 截止期间，开关变压器TRAN 中储存的磁能量，由次级电路进行整流滤波得到+5V 工作电源，释放给负载电路；在VT 饱和导通期间，TC2从电源吸取能量进行储存。 N3二级绕组上产生的电磁感应电压，正向脉冲出现的时刻对应开关管的截止时间，宽度较大，幅值较低，经二极管D12正向整流后提供负载电路的供电，有电流释放回路；反向脉冲出现的时刻对应开关管的饱和导通时间，宽度极窄，但并不提供电流输出，回路的时间常数较大（不是作为供电电源应用，只是由R 、C 电路取得电压检测信号），故能在电容C17上维持较高的幅值。开关管VT 饱合导通时，相当于将

变频技术：共用直流母线技术

变频技术：共用直流母线技术 变频技术: 共用直流母线 共用直流母线分为两种: 共用直流均衡母线和共用直流回路母线。共用直流均衡母线是将多台变频器的直流母线回路并联在一起（变频器本身设计有外接的直流母线输出端子），达到共用直流母线的方式。每台变频器和共用直流母线之间可以加装电抗器、快速熔断器和接触器等，这一部分是变频器以外的部分，电气设计人员可以根据实际需要进行设计。共用直流回路母线方式是将多台逆变器连接到同一个公共的直流回路上。 共用直流母线特点: 1节能: 电机制动时回馈的能量可以被利用，所以比较节能，特别是对油田磕头机、起重机等升降设备而言更具有节能优势; 2设备功率因素较高: 因电机能够回馈能量，无功功率损失小，所以设备功率因素较高，达95%以上; 3瞬间停电不一定导致变频器跳闸停机: 这是因为一些设备在瞬间停电时可能正处于制动（发电、回馈能量状态），所以瞬间停电干扰对设备的影响就没有那么大4电网谐波较低: 共用直流母线平衡了变频器的直流母线电压，设备启动、停止时对电网的冲击也低; 5可以急降速: 不存在制动电阻消耗能量，因为电机在停机时成了发电机，能量回馈到直流母线上了; 6允许频繁起动操作: 因为有共用直流母线的存在，设备启动、停止时对电网和电气设备的冲击也减小了，因此允许频繁起动操作; 7多台变频器不需相同的额定功率: 各电机也不需相同功率，但差别不要过大，最适合比例连动控制;

8可以驱动三相永磁同步电机。 对于一般的系统集成商来说，采用的共用直流母线方式都是共用直流均衡母线方式。因为这种方式对于设计人员来说更加方便：因为采用了成品变频器，就比较容易设计外围电路、功能强（变频器本身具有比较强的功能）、采购方便、安装/维修方便等。 对于专业制造厂家或其他场合而言，可能用到共用直流回路母线方式要多一些。因为这种方式采用了1个整流器和多个逆变器，成本更低。但功能相对较弱（单独的逆变器和变频器相比，功能终究要弱一些），而且采购、安装/维修可能也没那么方便。 下面详细说明一下共用直流均衡母线和共用直流回路母线的定义和异同点： 共用直流均衡母线：下面是在施耐德ATV71系列变频器的直流母线应用方式： 几个变频器并联连接在直流母线上：应用时建议将几个变频器并联连接在直流 母线上，因为必须保证电机的全部功率。每个变频器使用各自的充电电路。 1

HITACHI日立变频器共直流母线解决方案

Application Note: Powering Inverters from a DC Supply Hitachi America, Ltd. ? 2002 Hitachi America, Ltd.

Powering Inverters from DC It is possible to power inverters from a DC Power source, or to connect the DC Bus of multiple inverters together to achieve energy savings, since inverters in power driving mode can use power from those that are in regeneration mode. [1] Connection method There are several ways for DC bus connection of the inverters. (Examples of 3-phase 200V or 400V class inverter.) ? Advantage and disadvantages of each connection method. Item Contents Advantage Disadvantage ? Connecting to + & - terminal ? No concern for the rectifier bridge diodes. ? There will be no inrush current limiting. ? Connecting to AC inputs and - terminal ? Integrated inrush current limiting circuit is used. ? Rectifier bridge diodes of the main inverter may need to be up-sized. DC power Case 1 : Connected in parallel to a common DC bus AC power Case 2 : Connected in parallel to an A-fed inverter AC power Case 3 : AC & DC Connected together DC supply connection methods ? Connecting to + and - terminal ? Connecting to AC inputs and - terminal

变频器中几种典型的在线电压电流检测方案设计

变频器中几种典型的在线电压电流检测方案设计 1. 前言 变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置, 其最主要的特点是具有高效率的驱动性能及良好的控制特性。简单地说变频器是通过改变电机输入电压的频率来改变电机转速的。从电机的转速公式可以看出，调节电机输入电压的频率f，即可改变电机的转速n。目前几乎所有的低压变频器均采用图1所示主电路拓扑结构。 部分1为整流器，作用是把交流电变为直流电，部分2为无功缓冲直流环节，在此部分可以采用电容作为缓冲元件，也可用电感作为缓冲元件。部分3是逆变器部分，作用是把直流电变为频率可调整的三相交流电。中间环节采用电容器的这种变频器称之为交直交电压型变频器，这种方式是目前通用型变频器广泛应用的主回路拓扑。本文将重点讨论这种结构在电压、电流检测设计中应注意的一些问题。变频器在运行过程中为什么要对电压、电

流进行检测呢？这就需要从电机的结构和控制特性上说起： ①三相异步电动机的转矩是由电机的磁通与转子内流过电流之 间相互作用而产生的，在额定频率下，如果电压一定而只降低频率，那么磁通就过大，磁回路饱和，严重时将烧毁电机。因此，频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。 ②变频器运行中，过载起动电流为额定电流的1.2~1.5倍；过流保护为额定电流的2.4~3倍（根据不同性质的负载要求选择不同的过流保护点）；另外还有电流闭环无跳闸、失速防止等功能都与变频器运行过程中的电流有关。 ③为了改善变频器的输出特性，需要对变频器进行死区补偿，几种常用的死区补偿方法均需检测输出电流。 ④电动机在运转中如果降低指令频率过快，则电动状态将变为发电状态运行，再生出来的能量贮积在变频器的直流电容器中，由于电容器的容量和耐压的关系，就需要对电压进行及时、准确地检测，给变频器提供准确、可靠的信息，使变频器在过压时进行及时、有效的保护处理。同时变频器上电过程、下电过程都需要判断当前直流母线电压的状态来判断程序下一步的动作。 鉴于电压、电流检测的重要性，在变频器设计中采用对电压、电流进行准确、有效检测的方法是十分必要的。下面分别就几种方法进行探讨。 2.在线测量电压的几种方案设计

富凌共直流母线方案

富凌变频器共直流母线分析 一、概述 1.再生发电 在机械系统中，因外力的作用，电机可能处于发电状态。尤其是在多轴联动的机械系统中，特别是各轴之间由被加工材料相连接时，不同轴的电机则可能处于不同的运行状态。某台电机可能是电动状态，某台则可能是发电状态。电动状态运行的电动机将从其供电装置吸取电能，而发电状态的电动机将向其供电装置输出电能，这个能量也叫“再生能量”。 如图1电机力矩特性图所示，可以上看出上述这二种运行方式运行在不同的区域。 图1：电机图矩特性图 当Nx>N0时，电机输出的力矩与运动方向相反了，输出力矩成为了制动力，阻碍电机速度继续上升。如行车的主吊钩带负载下降时，就工作在这种状态。这时候，电机的转速已经大于设定的同步转速，事实上电机是在被拖着走，电机处于发电状态，产生“再生能量”向电网回馈能量，由于回馈电势的频率与相位与电网不完全相同，所以在大多数情况下是不允许的。 2.变频器驱动 变频器驱动的电机，如电机处于再生发电状态，再生能量被变频器吸收反馈到变频器的电解电容中，使变频器中的直流母线电压升高，导致变频器跳保护乃致IGBT损坏。解决问题方法是，变频器配置制动单元和制动电阻，使“再生能量”在制动电阻上以高频脉冲方式转换成热能被消耗掉，最终保持母线电压的平衡。 3.变频器的共直流母线 在工业上的并列变频器驱动的传动系统中，变频器的共直流母线方案能够降低在设备购买、调试运行和日常维护上的成本。富凌变频器共直流母线系统在不锈钢带连轧机、离心机、化纤设备上都有成熟的应用。 二、变频器的共直流母线分析 1.变频器共直流母线的特点 变频器共直流母线方案的特点为电动和发电状态的能量互享，即当系统中的

AB变频器公共直流母线和能量回馈方案

AB变频器公共直流母线和能量回馈方案 一、概述 在同一时刻相邻变频器驱动的电机有的处于电动有的处于发电状态，处于电动状态的电机消态能量，处于发电状态的电机产生能量，产生的能量要么通过能耗制动以热量的形式散发出去，要么通过能量回馈单元返回电网中去，如果能够将发电状态电动机的能量直接传给电动状态的电机，那么能耗制动所浪费的电能或者能量回馈单元的设备购置费用都可以节省出来，这就是直流母线产生的初衷。 在一套直流母线系统中，当电动所需能量大于发电产生的能量时，整套系统从电网中吸取能量；当短时间内发电产生的能量大于电动所需能量时，系统中多余的能量还是要靠能耗制动或能量回馈单元来消耗的。 在AB变频器的产品应用中，公共直流母有两种使用方法，一种是公共直流母线方案，使用独立的整流单元+独立的逆变单元，另一种是公共交流直流母线方案，将各个独立交流变频器的直流端子直接连起来。 在第一种方案中，我们把整流单元或含有能量回馈功能的整流单元叫做前端，按有无能量回馈功能把前端分为两种，没有能量回馈功能的前端叫NFE（Non-regenerative front end），NFE使用二极管或可控硅整流，有能量回馈功能的前端叫做AFE（Active-regenerative front end），AFE使用IGBT整流。 AB的NFE有两种，使用二极管的20T系列和使用可控硅的20S系列，AFE是使用IGBT的1336R系列。

AB变频器中可以用于公共直流母线的有PF40P、PF700和PF700S三个系列。 二、NFE前端 1、20T系列 20T系列有两款产品，输入电压分别是240-480VAC和500-600VAC，直流母线电流都是120A，当输入电压为380VAC时，直流母电压为510VDC。20T产品列表如下： 注：直流母线电压=输入电压×1.35 20T的结构框图如下： 由上图可知，整流单元中己经内置了双直流电抗器③，用于满足二类EMC电磁干扰要求（工业环境）的RFI滤波器③④⑤，用于削弱直流母线过电压的阻容耦合电路⑥，用于输入过电压保护的压敏电阻⑦， 和过热保护的热敏继电器。

变频器过压产生的原因及解决方法

过电压的产生与再生制动所谓变频器的过电压，是指由于种种原因造成的变频器电压超过额定电压，集中表现在变频器直流母线的直流电压上。正常工作时，变频器直流部电压为三相全波整流后的平均值。若以380V线电压计算，则平均直流电压Ud=1.35U线=513V。 在过电压发生时，直流母线上的储能电容将被充电，当电压上升至700V左右时，（因机型而异）变频器过电压保护动作。造成过电压的原因主要有两种：电源过电压和再生过电压。电源过电压是指因电源电压过高而使直流母线电压超过额定值。而现在大部分变频器的输入电压最高可达460V，因此，电源引起的过电压极为少见。 本文主要讨论的问题是再生过电压。产生再生过电压主要有以下原因：当大GD2（飞轮力矩）负载减速时变频器减速时间设定过短；电机受外力影响（风机、牵伸机）或位能负载（电梯、起重机）下放。由于这些原因，使电机实际转速高于变频器的指令转速，也就是说，电机转子转速超过了同步转速，这时电机的转差率为负，转子绕组切割旋转磁场的方向与电动机状态时相反，其产生的电磁转矩为阻碍旋转方向的制动转矩。所以电动机实际上处于发电状态，负载的动能被“再生”成为电能。 再生能量经逆变部续流二极管对变频器直流储能电容器充电，使直流母线电压上升，这就是再生过电压。因再生过电压的过程中产生的转矩与原转矩相反，为制动转矩，因此再生过电压的过程也就是再生制动的过程。换句话说，消除了再生能量，也就提高了制动转矩。如果再生能量不大，因变频器与电机本身具有20%的再生制动能力，这部分电能将被变频器及电机消耗掉。若这部分能量超过

了变频器与电机的消耗能力，直流回路的电容将被过充电，变频器的过电压保护功能动作，使运行停止。为避免这种情况的发生，必须将这部分能量及时的处理掉，同时也提高了制动转矩，这就是再生制动的目的。 过电压的防止措施 由于过电压产生的原因不同，因而采取的对策也不相同。对于在停车过程中产生的过电压现象，如果对停车时间或位置无特殊要求，那么可以采用延长变频器减速时间或自由停车的方法来解决。所谓自由停车即变频器将主开关器件断开，让电机自由滑行停止。 如果对停车时间或停车位置有一定的要求，那么可以采用直流制动（DC制动）功能。直流制动功能是将电机减速到一定频率后，在电机定子绕组中通入直流电，形成一个静止的磁场。电机转子绕组切割这个磁场而产生一个制动转矩，使负载的动能变成电能以热量的形式消耗于电机转子回路中，因此这种制动又称作能耗制动。在直流制动的过程中实际上包含了再生制动与能耗制动两个过程。这种制动方法效率仅为再生制动的30-60％，制动转矩较小。由于将能量消耗于电机中会使电机过热，所以制动时间不宜过长。而且直流制动开始频率，制动时间及制动电压的大小均为人工设定，不能根据再生电压的高低自动调节，因而直流制动不能用于正常运行中产生的过电压，只能用于停车时的制动。 对于减速（从高速转为低速，但不停车）时因负载的GD2（飞轮转矩）过大而产生的过电压，可以采取适当延长减速时间的方法来解决。其实这种方法也

共直流母线

共直流母线 一、设计共直流母线方案的原因： 在同一个电力拖动系统中的一个或多个传动有时会发生从电机端发电得到的能量反馈到传动的变频器中来，这种现象叫“再生能量”。这种情况一般发生在电机被拖着走的时候（也就是被一个远远高于设定值的速度拖动的时候），或者是当传动电机发生制动以提供足够的张力的时候（如放卷系统中的传动电机）。 传统意义上的PWM变频器并没有设计使再生能量反馈到三相电源的功能，因此所有变频器从电机吸收的能量都会保存在电解电容中，最终导致变频器中的母线电压升高。如果变频器配备制动单元和制动电阻，变频器就可以通过短时间接通电阻，使电能以热方式消耗掉。当然只要充分考虑到制动时最大的电流容量、负载周期和消耗到制动电阻上的额定功率就可以来设计合适的制动单元，并以连续的方式消耗电能，最终能够保持母线电压的平衡。这种制动单元的工作方式其实就是消耗能量的一种。可以设计既能保持母线电压恒定，且能利用回馈能量的装置，共直流母线可以实现这个功能。 二、目的和基本原理： 如果有多个传动变频器通过直流母线互连的话（连接方式见下图一），一个或多个电机产生的再生能量就可以被其他电机以电动的方式消耗吸收了。节能效果显著。这是一种非常有效的工作方式，即使有多个部位的电机一直处于连续发电状态，也不用再去考虑其他的处理再生能量的方式。在这种方式下，如果还需要一个更快刹车或紧急停止的状态的话，那就需要再加上一个一定容量的制动单元和制动电阻以便在非常时刻起作用。当然变频器配置能量回馈装置就可以充分地将直流母线上的多余能量直接反馈到电网中来。 说到共直流母线，得先了解变频器整流逆变各个部分怎么工作：下图一左半部分交直回路为不可控整流桥，采用电压源控制方式;中间直流环节用大容量电容构成直流电压源，当然直流母线两侧配置制动单元;右半部分为驱动控制逆变装置。 三、共直流母线存在的问题及难点: 实际的生产活动中，多台变频器联机实现的生产装配线，有的电机是处于电动状态，需要消耗变频器经整流桥提供的直流电源；有的电机处于发电状态，比如放卷系统中的传动电机，电梯下落减速过程等，那么回馈能量经逆变器回到母线上。那么把多台变频器直流母线并联，回馈到母线上的能量会用到处在电动状态的电机上，实现能量的充分利用。这个过程原理简单，但是实现起来会遇到许多实际的问题和难点。

交流通用变频器共直流母线的设计与应用

交流通用变频器共直流母线的设计与应用 【摘要】 在工业电气传动中，由于工艺和驱动设备的各种原因，再生能量的现象经常发生，在能量回收系统中有着各种方法，本文提出了一种通用变频器在大型生产线中共直流母线方案，并阐述了其在离心机、化纤设备、造纸机上的进一步应用。 1 前言 在同一个电力拖动系统中的一个或多个传动有时会发生从电机端发电得到的能量反馈到传动的变频器中来，这种现象叫“再生能量”。这种情况一般发生在电机被拖着走的时候（也就是被一个远远高于设定值的速度拖动的时候），或者是当传动电机发生制动以提供足够的张力的时候（如放卷系统中的传动电机）。 传统意义上的PWM变频器并没有设计使再生能量反馈到三相电源的功能，因此所有变频器从电机吸收的能量都会保存在电解电容中，最终导致变频器中的母线电压升高。如果变频器配备制动单元和制动电阻，变频器就可以通过短时间接通电阻，使电能以热方式消耗掉。当然只要充分考虑到制动时最大的电流容量、负载周期和消耗到制动电阻上的额定功率就可以来设计合适的制动单元，并以连续的方式消耗电能，最终能够保持母线电压的平衡。这种制动单元的工作方式其实就是消耗能量的一种。 如果有多个传动变频器通过直流母线互连的话，一个或多个电机产生的再生能量就可以被其他电机以电动的方式消耗吸收了。这是一种非常有效的工作方式，即使有多个部位的电机一直处于连续发电状态，也不用再去考虑其他的处理再生能量的方式。在这种方式下，如果还需要一个更快刹车或紧急停止的状态的话，那就需要再加上一个一定容量的制动单元和制动电阻以便在非常时刻起作用，当然采用能量回馈装置就可以充分地将直流母线上的多余

能量直接反馈到电网中来。 2通用变频器共用直流母线的方案 对于通用变频器而言，采用共用直流母线很重要的一点就是在上电时必须充分考虑到变频器的控制、传动故障、负载特性和输入主回路保护等。图一所示为在其中一种应用比较广泛的方案。该方案包括3相进线（保持同一相位）、直流母线、通用变频器组、公共制动单元或能量回馈装置和一些附属元件。 图一通用变频器共直流母线方案 该方案有以下特点：（1）使用一个完整的变频器，而不是单纯使用传统意义上的整流桥加多个逆变器方案；（2）不需要有分离的整流桥、充电单元、电容组和逆变器；（3）每一个变频器都可以单独从直流母线中分离出来而不影响其他系统；（4）通过连锁接触器来控制变频器的DC到共用母线的联络；（5）快熔来保护挂在直流母线上的变频器的电容单元；（6）所有挂在母线上的变频器必须使用同一个三相电源。 在图一中，QF是每个变频器的进线保护装置，它应该采用带辅助触点的空气开关，这主要是因为直流接触器MC的接通必须同时满足QF的辅助触点闭合和变频器运行状态正常

维修精华篇：西门子变频器的常见故障分析及处理方法(过电压及欠电压)

维修精华篇：西门子变频器的常见故障分析及处理方法 （过电压及欠电压） 天拓四方是西门子授权官方维修中心，在西门子变频器维修方面有丰富的维修经验，今天天拓四方就为大家介绍一下西门子维修变频器的常见故障，及其处理办法。 一、变频器过电压、欠电压故障保护（F0002、F0003） 大家使用变频器最常见的可能就是过电压问题了，过电压问题最常见的原因是电机处在发电状态，产生的能量无法及时的消耗造成的。欠电压问题最常见的就是电源缺相了。当然，西家变频器都有相应的保护功能，其缺省反应为OFF2停车。

二、变频器过压、欠压保护的必要性 电压检测电路，是变频器故障检测电路中的一个重要组成部分；在变频器主回路中，由于整流桥、IGBT滤波电容等器件本身的耐压所限，不能超过器件本身的工作范围，如果超出，可能导致整机性能下降、器件老化加快、甚至出现炸机情况，所以电压检测环节必不可少。 三、电压检测原理 １、针对变频器的过压、欠压保护回路，一般设计在主回路的直流侧，按照六脉动整流，直流母线电压为交流进线电压的1.35倍，通过检测直流母线电压能反映交流供电情况。 ２、主回路中，经串联电阻分压，采样给CU进行处理，进而计算直流母线电压情况，做出相应的反应。。

３、通过电压检测模块（VSM10），可以实现对交流电参量的监测。 四、引发变频器过电压故障的几个因素（情况较多，要认真看喔！！） １、设计选型不当引发的过电压问题： ①位能性负载下放，没有配置制动单元、制动电阻，或者没有配置能量回馈单元，导致直流母线电压升高，直至故障保护。 ②机械负载本身就是一个“偏心”机构，设备运行中，导致电机出现被反拖情况，导致变频器过电压。 ③变频器输出侧电缆超出变频器允许长度，由于电缆分布电容的影响，电压反射造成变频器过电压。 ④变频器输出侧选配了不合适的滤波器件，导致变频器过电压。 ⑤变频器输出侧装有开关器件，变频器运行过程中，开关有动作情况。２、调试不当引发的过电压问题： ①电机减速时间设定过短，导致过电压；由于某些负载机械惯性大，如果减速时间过短，变频器输出的频率下降很快，造成电机转子的实际转速大于电机旋转磁场的转速，电机工作于发电状态，通过变频器主回路的IGBT反并联二极管回馈到直流母线，导致直流母线电压升高，如果没有配备制动单元，或者无法回馈电网，将导致直流母线电压升高，最终发生过电压故障。 ②位能性负载下放，抱闸逻辑打开、关闭时机不合适，导致过电压。 ③收放卷控制工艺，放卷电机由于被反拖出现过电压情况。 ④大功率通风机运行中，管道阀门突然变化情况，导致变频器过电压。 ⑤皮带机控制，速度给定不合适，出现的被拖电机变频器过压现象。

变频器中直流母线电容的纹波电流计算

变频器中直流母线电容的纹波电流计算 1 引言 各类电动机是我们发电量的主要消耗设备，而变频器作为电动机的驱动装置成为当前“节能减排”的主力设备之一。它一方面可以起到节约能源消耗的作用，另一方面也可以实现对原有生产或处理工艺过程的优化。目前应用最多也最广的是交-直-交电压型变频器，即中间存在直流储能滤波环节，一般采用大容量电解电容器实现此功能。 使用电解电容器的作用主要有以下几个[1]： （1）补偿以电源频率两倍或六倍变化的逆变器所需功率与整流桥输出功率之差； （2）提供逆变器开关频率的输入电流； （3）减小开关频率的电流谐波进入电网； （4）吸收急停状态时所有功率开关器件关断下的电机去磁能量； （5）提供瞬时峰值功率； （6）保护逆变器免受电网瞬时峰值冲击。 电解电容器设计选型所需要考虑的主要因素有以下几个：电容器的电压、电容器量、电容器的纹波电流、电容器的温升与散热、电容器的寿命等等。这些因素对变频器满足要求的平均无故障时间（mtbf）十分重要。然而电解电容器的纹波电流的计算如何能明确给出计算依据，这是本文所要解决的问题。 2 直流母线电容纹波电流的计算 纹波电流指的是流过电解电容器的交流电流，它使得电解电容器发热。纹波电流额定值的确定方法是在额定工作温度下规定一个允许的温升值，在此条件下电容器符合规定的使用寿命要求。当工作温度小于额定温度时，额定纹波电流可以加大。但过大的纹波电流会大大缩短电容器的耐久性，当纹波电流超过额定值，纹波电流所引起的内部发热每升高5℃，电容器器的寿命将减少50%。因此当要求电容器器具有长寿命性能时，控制与降低纹波电流尤其重要。 但在实际设计过程中，电解电容器的纹波电流由于受变频器输入输出各物理量变化以及控制方式等的影响很难直接计算得到[2]，一般多采用根据实际经验估算大小，如每μf电容器要求20ma纹波电流之类的经验值，或者通过计算机仿真来估算[3～6]。 本文根据对变频器电路拓扑与开关调制方式的分析，并借鉴已有文献资料，归纳出一个直接的计算电解电容器纹波电流的方法，供大家参考。 图1 变频器拓扑示意图 由图1可以得到直流母线电容的纹波电流ic=il-i，il和i分别是整流器输出电流和逆变器输入电流，而这两个电流又可以分解为直流分量与交流分量的和，如下式所示。 (1)