1  引言
在通用變頻器、異步電念頭和機械負載所組成的變頻調速傳統系統中，當電念頭所傳動的位能負載下放時，電念頭將處于再生發電制動狀態;或當電念頭從高速到低速(含泊車)減速時，頻率可以突減，但因電機的機械慣性，電機可能處于再生發電狀態，傳動系統中所儲存的機械能經電念頭轉換成電能，通過逆變器的6個續流二極管回送到變頻器的直流回路中。此時的逆變器處于整流狀態。這時，假如變頻器中沒采取消耗能量的措施，這部門能量將導致中間回路的儲能電容器的電壓上升。假如當制動過快或機械負載為晉升機類時，這部門能量就可能對變頻器帶來損壞，所以這部門能量我們就應該考慮。
在通用變頻器中，對再生能量最常用的處理方式有2種:(1)耗散到直流回路中人為設置的與電容器并聯的“制動電阻”中，稱之為能耗制動狀態;(2)使之回饋到電網，則稱之為回饋制動狀態(又稱再生制動狀態)。還有一種制動方式，即直流制動，可以用于要求正確泊車的情況或起動前制動電機因為外界因素引起的不規則旋轉。
在書籍、刊物上有很多專家談論過有關變頻器制動方面的設計與應用，尤其是近些時間有過很多關于“能量回饋制動”方面的文章。今天，筆者提供一種新型的制動方法，它具有“回饋制動”的四象限運轉、運行效率高等長處，也具有“能耗制動”對電網無污染、可靠性高等好處。

2  能耗制動
利用設置在直流回路中的制動電阻吸收電機的再生電能的方式稱為能耗制動，如圖1所示。

圖1 能耗制作原理圖
其長處是構造簡樸;對電網無污染(與回饋制動作比較)，本錢低廉;缺點是運行效率低，特別是在頻繁制動時將要消耗大量的能量，且制動電阻的容量將增大。
一般在通用變頻器中，小功率變頻器(22kW以下)內置有了剎車單元，只需外加剎車電阻。大功率變頻器(22kW以上)就需外置剎車單元、剎車電阻。

3  回饋制動
實現能量回饋制動就要求電壓同頻同相位控制、回饋電流控制等前提。它是采用有源逆變技術，將再生電能逆變為與電網同頻率同相位的交流電回送電網，從而實現制動如圖2所示。

圖2 回饋電網制作原理圖

回饋制動的長處是能實現四象限運行,如圖3所示，電能回饋進步了系統的效率。其缺點是:(1)只有在不易發生故障的不亂電網電壓下(電網電壓波動不大于10%)，才可以采用這種回饋制動方式。由于在發電制動運行時，電網電壓故障時間大于2ms，則可能發生換相失敗，損壞器件。(2)在回饋時，對電網有諧波污染。(3)控制復雜，本錢較高。
 

圖3 四象限運動圖

4  新型制動方式(電容反饋制動)
4.1 主回路原理
主回路原理圖如圖4所示。
整流部門采用普通的不可控整流橋進行整流(如圖中的VD1—VD6組成)，濾波回路采用通用的電解電容(C1、C2)，延時回路采用接觸器或可控硅都行(Ｔ1)。充電、反饋回路由功率模塊IGBT(VT1、VT2)、充電、反饋電抗器L及大電解電容Ｃ(容量約零點幾法拉，可根據變頻器所在的工況系統決定)組成。逆變部門由功率模塊IGBT組成(VT5-VT10)。保護回路由IGBT、功率電阻組成。
(1) 電念頭發電運行狀態
CPU對輸入的交流電壓和直流回路電壓Ud的實時監控，決定向VT1是否發出充電信號，一旦Ud比輸入交流電壓所對應的直流電壓值(如380VAC-530VDC)高到一定值時，CPU關斷VT3，通過對VT1的脈沖導通實現對電解電容C的充電過程。此時的電抗器L與電解電容C分壓，從而確保電解電容C工作在安全范圍內。當電解電容C上的電壓快到危險值(好比說370V)，而系統仍處于發電狀態，電能不斷通過逆變部門回送到直流回路中時，安全回路施展作用，實現能耗制動(電阻制動)，控制VT3的關斷與開通，從而實現電阻R消耗多余的能量，一般這種情況是不會泛起的。
(2) 電念頭電動運行狀態
當CPU發現系統不再充電時，則對VT3進行脈沖導通，使得在電抗器L上行成了一個瞬時左正右負的電壓(如圖4標出)，再加上電解電容C上的電壓就能實現從電容到直流回路的能量反饋過程。CPU通過對電解電容C上的電壓和直流回路的電壓的檢測，控制VT3的開關頻率以及占空比,從而控制反饋電流，確保直流回路電壓Ud不泛起過高。
4.2系統難點
(1) 電抗器的選取

圖4 電容反饋制動主回路原理圖

(a) 我們考慮到工況的特殊性，假設系統泛起某種故障，導致電機所載的位能負載自由加速著落，這時電機處于一種發電運行狀態，再生能量通過6個續流二極管回送至直流回路，致使 升高，很快使變頻器處于充電狀態，這時的電流會很大。所以所選取電抗器線徑要大到能通過此時的電流。
(b) 在反饋回路中，為了使電解電容在下次充電前把盡可能多的電能開釋出來，選取普通的鐵芯(硅鋼片)是不能達到目的的，最好選用鐵氧體材料制成的鐵芯，再看看上述考慮的電流值如斯大，可見這個鐵芯有多大，素不知市道市情上有無這么大的鐵氧體鐵芯，即使有，其價格也肯定不會很低。
所以筆者建議充電、反饋回路各采用一個電抗器。

2) 控制上的難點
(a) 變頻器的直流回路中，電壓U4一般都高于500VDC，而電解電容Ｃ的耐壓才400VDC，可見這種充電過程的控制就不像能量制動(電阻制動)的控制方式了。其在電抗器上所產生的瞬時電壓降為電解電容Ｃ的瞬時充電電壓為U4=UC-UL為了確保電解電容工作在安全范圍內(≤400V)，就得有效的控制電抗器上的電壓降UL而電壓降UL又取決于電感量和電流的瞬時變化率。

(b) 在反饋過程中，還得防止電解電容Ｃ所放的電能通過電抗器造成直流回路電壓過高，以致系統泛起過壓保護。4.3 主要應用場合及應用實例
恰是因為變頻器的這種新型制動方式(電容反饋制動)所具有的優勝性，近些來，不少用戶結合其設備的特點，紛紛提出了要配備這種系統。因為技術上有一定的難度，國外還不知有無此制動方式？海內目前只有山春風光電子公司由以前采用回饋制動方式的變頻器(仍有2臺在正常運行中)改用了這種電容反饋制動方式的新型礦用晉升機系列，到目前為止，這種電容反饋制動的變頻器正長期正常運行在山東寧陽保安煤礦及山西太原等地，填補了海內這一空缺。