SP能量回饋設計

1、Unidrive能量回饋設計能量回饋設計SPMCSPMASPMDSP1 SP2 SP3 SP4SP5SP6主機主機從機從機從機從機主機主機可控直流可控直流器器 200V400V575V690VSP 1201xSP 1401xSP 1202xSP 1402xSP 1203xSP 1403xSP 1204xSP 1404xSP 1405SP 1406SP 2201xSP 2401SP 2202xSP 2402SP 2203xSP 2403SP 2404SP 3201xSP 3401SP 3501xSP 3202xSP 3402SP 3502xSP 3403SP 3503xSP 3504xSP 35

2、05xSP 3506xSP 3507xSP 4201xSP 4401SP 4603xSP 4601xSP 4202xSP 4402SP 4604xSP 4602xSP 4203xSP 4403SP 4605xSP 4603xSP 4606xSP 4604xSP 4605xSP 4606xSP 5401SP 5601xSP 5601xSP 5402SP 5602xSP 5602xSP 6401SP 6601xSP 6601xSP 6402SP 6602xSP 6602xSPMA 1401 SPMA 1601x SPMA 1601xSPMA 1402 SPMA 1602x SPMA 1602xSP

3、MD 1401 SPMD 1601x SPMD 1601xSPMD 1402 SPMD 1602x SPMD 1602xSPMD 1403 SPMD 1603x SPMD 1603xSPMD 1404 SPMD 1604x SPMD 1604xVOLTAGE VARIANTFRAME SIZESize 1Size 2Size 3Size 4Size 5Size 6SPMASMPDHeavy Duty Only不能使用400V 回饋組件對 575 690V系統(tǒng)，可考慮升降壓變壓器除SPMD 1404 正常負載 330A外，其它所有系列可提供產品Unidrive SP 能量回饋產品可供能量回饋產品

4、可供貨產品清單貨產品清單SPMD 1404預計在 2006，1供貨暫無產品已在研發(fā)之中供貨產品Unidrive SPMA / SPMD400V 系列 90kW 1.5MW最多可并聯(lián) 10 個SPMA / SPMD模塊 (必須是同一型號)并聯(lián)時模塊降額 5%使用 Unidrive SPMC 140220 x SP540210 x SPMD140412 x SPMA 1402Unidrive SP 能量回饋能量回饋 Sizes 1 to 6400V 系列 3kW to 132kW在能量回饋系統(tǒng)中可為高達66mF 的直流母線電容組充電技術規(guī)格技術規(guī)格工作電壓范圍 (400V 系列) 380 480V

5、ac + 10% 工作頻率 4865Hz回饋模式下,如果 直流母線電壓低于 410Vdc 或 交流電源電壓低于 150Vac 則 Unidrive SP 認為交流電源掉電, 但不會切斷輸入回路或與輸入電源同步.直流母線電壓設定值 (Pr 3.05)50Hz, 380Vac Supply = Min 590Vdc, 默認 700Vdc, Max 800Vdc60Hz, 480Vac Supply = Min 730Vdc, 默認 780Vdc, Max 800Vdc直流母線電壓設定值 必須比Vac * 2高出高出50v.直流母線電壓設定值可調整使得460Vac電機在380Vac電網上也能工作(通

6、常電機電壓不超過360Vac)在這種情況下將從電源吸收更大的電流,從而需要更大功率的能量再生驅動器. SP 2403 1.732 * 415 * 29 * 1 = 20.8kWSP 2403 1.732 * 400 * 29 * 0.85 = 17.7kWkW = 1.732 * Vac * I Drive rated * p.fkW = 1.732 * V motor * I motor * p.f + losses例例1SP 2403 1.732 * 380 * 29 * 1 = 19.1kWSP 2403 1.732 * 460 * 29 * 0.85 = 20.2kWExample 2

7、SP 3401 1.732 * 380 * 35 * 1 = 23.0kW Example SP 2403 能量回饋驅動器能夠回饋所產生的能量. SP 2403再生驅動器不能提供所需要的功率. SP 3401 再生驅動器能夠從380Vac電網為460Vac電機提供所需的功率.單回饋單驅動模式 系統(tǒng)上電可借用再生驅動器內部的軟啟動功能。再生驅動器選型應依據(jù)電機驅動器的要求來進行。 一旦上電完成，軟啟動電路被斷開。單回饋多驅動模式再生驅動器的選型應滿足整個系統(tǒng)的功率需求軟啟動電路可由Unidrive SPMC或外部電路完成所有電機驅動器必須配置直流融斷器 多回饋多電機驅動器再生驅動器功率和應滿足系

8、統(tǒng)功率的需求軟啟動功能可由Unidrive SPMC 1402完成應配置單開關頻率濾波電抗器應配置RFI濾波器應配置直流母線融斷器Unidrive SP 能量回饋能量回饋 制動電阻替代方案制動電阻替代方案 再生制動驅動器的上電是通過監(jiān)測電機驅動器內部的軟啟動電路來實現(xiàn)的。必須配置隔離變壓器必須配置直流母線融斷器和二極管（只允許能量單相流動）RFI 濾波器與電機驅動器功率匹配再生制動驅動器應滿足系統(tǒng)制動的功率需求。隔離變壓器制動電阻替代系統(tǒng) 1) Ref A: 200 Volt 10 ms 2) Ref B: 200 Volt 10 ms 直流母線直流母線 能量回饋驅動器能量回饋驅動器直流母線直

9、流母線 電機驅動器電機驅動器+DC 對地的電壓波形不采用隔離變壓器可能導致輸入電抗器和回饋驅動器的輸入部分發(fā)熱。不采用隔離變壓器可能導致輸入電抗器和回饋驅動器的輸入部分發(fā)熱。標準整流器輸入標準整流器輸入直流母線對地紋波直流母線對地紋波標準整流器輸入標準整流器輸入直流母線對地紋波直流母線對地紋波必須移除所有能量回饋和電機驅動單元的內置必須移除所有能量回饋和電機驅動單元的內置EMC濾波器濾波器SP sizes 1 to 3移除內置EMC濾波器SP sizes 4 to 6, SPMA, SPMD移除內置EMC濾波器不移除濾波器將導致安全和不移除濾波器將導致安全和EMC問問題題能量回饋系統(tǒng)的容量設計

10、必須考慮如下幾個因素電機額定電流、電壓、功率因素最大過載情況能量回饋單元額定值（重載/普通負載的雙額定值）系統(tǒng)損耗確保在最惡劣的情況下能量回饋單元能夠提供或回饋所需要的功率損耗。如果能量回饋單元不能提供所需要的功率損耗，則直流母線電壓將下降，在惡劣的情況將失步并故障報警。如果能量回饋單元不能夠回饋電機驅動器所再生的全部功率，則回饋單元與電機驅動器將發(fā)生過壓故障。系統(tǒng)容量設計系統(tǒng)容量設計SP2403, 23A (正常負載正常負載) ，工作在能量回饋模式， 400V 供電SP2403 驅動 400V, 23A, 0.85 功率因素的電機 能量回饋單元的額定功率:= 1.73 x 400 x 23

11、x 1= 15.9kW 電機驅動器能夠提供的功率:= 1.73 x 400 x 23 x 0.85= 13.5kW 系統(tǒng)功率損耗2 x Unidrive SP 2403 = 626W 額定電流時能量回饋單元能夠提供的功率為額定電流時能量回饋單元能夠提供的功率為15.9kW ，因此能滿足本案例的需求。，因此能滿足本案例的需求。系統(tǒng)功率需求系統(tǒng)功率需求 13.5kW + 626W = 14.13kW.SP4403, 96A (重載重載),工作在再生模式, SP4403 驅動 75kW, 400V, 96A 0.90pf的電機: 能量回饋單元的最大功率:= 1.73 x 342 x 96 x 1 x

12、 1.5 = 85.1kW 電機驅動器最大功率:= 1.73 x 400 x 96 x 0.90 x 1.75 = 104.75kW 功率損耗：2 x Unidrive SP 4403 = 1.952kW 系統(tǒng)功率需求：系統(tǒng)功率需求： 104.75kW + 1.952kW = 106.7kW.能量回饋單元在最低電壓 -10% (342Vac), 輸出電流 150%時的情況下；電機驅動器輸出電流 175% 能量回饋單元只能提供約85.1kW的功率，因此需選用更大功率的單元。的功率，因此需選用更大功率的單元。Unidrive SP 能量回饋制動電阻替代系統(tǒng)能量回饋制動電阻替代系統(tǒng)能量回饋單元作為制

13、動電阻替代方案的重要考慮因素是電機驅動功率與制動功率之比。這決定了所需的能量回饋單元功率。驅動功率驅動功率3/2制動功率制動功率能量回饋單元應視作主要的電源，而不僅是代替制動電阻。 (標準能量回饋單元標準能量回饋單元)1.5 x制動功率制動功率 驅動功率驅動功率 4 x 制動功率制動功率不可能用額定的能量回饋單元僅作為功率制動。能量回饋單元不適合連接到大容量的電機驅動器。如果驅動功率如果驅動功率 4 x 制動功率，則應該采用如下方案：制動功率，則應該采用如下方案：兩臺SP3403 ，每臺驅動一臺30kW 電機。 30 - 20 = 10kW (能量回饋單元功率) 有一臺驅動器在某時會處于制動

14、每個電機驅動器消耗20 30kW 功率，制動功率則在 0 30kW之間變化，因此最大回饋功率為標稱的制動功率標稱的制動功率因此，因此，11kW的能量回饋單元的能量回饋單元 足以滿足足以滿足 10kW 的制動回饋功率的要求。的制動回饋功率的要求。當電機驅動功率幾倍于所期望的制動功率時，有必要考慮負載回饋的峰值制動功率。 SP4403 75kW, 驅動器功率為 75kW, 穩(wěn)態(tài)制動功率為20kW。 但是，動態(tài)的峰值制動功率可能大得多：SP4403 75kW 最大限流設定為 150% - 最大電動與制動電流水平則峰值制動功率為= 1.73 x 400 x 156 x 1.5= 162kW 該功率遠大

15、于該功率遠大于 22kW 能量回饋單元的容量，因此需要更大容量的能量回饋單元。能量回饋單元的容量，因此需要更大容量的能量回饋單元。如果能量回饋單元不能滿足制動功率的需要，則所有單元將過壓報警。因此 22kW 能量回饋單元將提供足夠的制動功率。峰值制動功率峰值制動功率詳細的功率元件圖表詳細的功率元件圖表 單回饋單元單回饋單元 單電機驅動單電機驅動 接觸器控制接觸器控制 軟啟動元件軟啟動元件 能量回饋元件能量回饋元件單回饋單元多電機驅動單回饋單元多電機驅動每個電機驅動單元都需每個電機驅動單元都需要配置直流母線融斷器要配置直流母線融斷器可選可選能量回饋單元端子的連接能量回饋單元端子的連接SPMC不再

16、需要輸入電抗器不再需要輸入電抗器能量回饋單元主接觸能量回饋單元主接觸器的輔助觸點可用于器的輔助觸點可用于SPMC主接觸器的斷開主接觸器的斷開與閉合而不導致電流與閉合而不導致電流回路回路 單回饋單元多電機驅動單元每個電機驅動單元都需每個電機驅動單元都需要配置直流母線融斷器要配置直流母線融斷器 Unidrive SP 能量回饋單元制動電阻替代方案能量回饋單元制動電阻替代方案不需要外部變阻器不需要外部變阻器必須配置直流母線必須配置直流母線融斷器和二極管融斷器和二極管需配置隔離變壓器需配置隔離變壓器最優(yōu)設計最優(yōu)設計電流環(huán)增益電壓控制器增益功率前饋功率因素校正運行時電流環(huán)的不穩(wěn)定性運行時OI.AC 故障

17、的誤觸發(fā)適合于非常動態(tài)的應用節(jié)省成本（因kVar減少，故節(jié)省了電費支出）克服了“軟電源”時的電壓降可以克服從電動到制動的轉變中造成的 OV, OI.AC 故障的誤動作可對同樣電源進行感性負載的補償功率前饋補償功率前饋補償 在電機驅動器動態(tài)負載應用中，瞬變負載會導致母線電壓快速變化，該裝置可以減少母線電壓的快速變化。簡單設置模擬輸出 (電機驅動器) 模擬輸入 (回饋逆變器) 無需對驅動器匹配額定值進行比例協(xié)調 (它通過模擬輸入/輸出就可以進行，詳見用戶手冊)MotoringDriveRegenDrive 電機驅動器輸出功率 1ms取樣一次 (回饋逆變器模擬輸入取樣時間1ms/次) (電機驅動器模

18、擬更新時間為 250us) 能夠用于多電機驅動器系統(tǒng)Analogue output 1 or 2H-spd modeOutput Power Pr 5.03Analogue input 2 or 3Power feed forward能量回饋單元電機驅動單元模擬輸出端子1或2功率前饋補償系數(shù)Pr3.10電壓控制器增益電壓控制器增益 regen unit d.c. bus voltage active regen unit current ch3: dT= 194ms dV=2.24 V 50mS/div 默認參數(shù)電壓控制器增益適合大多數(shù)應用情況。 直流母線瞬變值和電壓控制器增益近似成比例。 確保增益在一定范圍內，以免產生過大的電壓紋波。用戶指南提供了Kp的計算方法。負載瞬變：從電動狀態(tài)轉為發(fā)電狀態(tài)直流母線電壓瞬變 用于減小 瞬變的直流母線電