SP能量回馈设计

1、Unidrive能量回馈设计能量回馈设计SPMCSPMASPMDSP1 SP2 SP3 SP4SP5SP6主机主机从机从机从机从机主机主机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 回馈组件对 575 690V系统，可考虑升降压变压器除SPMD 1404 正常负载 330A外，其它所有系列可提供产品Unidrive SP 能量回馈产品可供能量回馈产品

4、可供货产品清单货产品清单SPMD 1404预计在 2006，1供货暂无产品已在研发之中供货产品Unidrive SPMA / SPMD400V 系列 90kW 1.5MW最多可并联 10 个SPMA / SPMD模块 (必须是同一型号)并联时模块降额 5%使用 Unidrive SPMC 140220 x SP540210 x SPMD140412 x SPMA 1402Unidrive SP 能量回馈能量回馈 Sizes 1 to 6400V 系列 3kW to 132kW在能量回馈系统中可为高达66mF 的直流母线电容组充电技术规格技术规格工作电压范围 (400V 系列) 380 480V

5、ac + 10% 工作频率 4865Hz回馈模式下,如果 直流母线电压低于 410Vdc 或 交流电源电压低于 150Vac 则 Unidrive SP 认为交流电源掉电, 但不会切断输入回路或与输入电源同步.直流母线电压设定值 (Pr 3.05)50Hz, 380Vac Supply = Min 590Vdc, 默认 700Vdc, Max 800Vdc60Hz, 480Vac Supply = Min 730Vdc, 默认 780Vdc, Max 800Vdc直流母线电压设定值 必须比Vac * 2高出高出50v.直流母线电压设定值可调整使得460Vac电机在380Vac电网上也能工作(通

6、常电机电压不超过360Vac)在这种情况下将从电源吸收更大的电流,从而需要更大功率的能量再生驱动器. 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 能量回馈驱动器能够回馈所产生的能量. SP 2403再生驱动器不能提供所需要的功率. SP 3401 再生驱动器能够从380Vac电网为460Vac电机提供所需的功率.单回馈单驱动模式 系统上电可借用再生驱动器内部的软启动功能。再生驱动器选型应依据电机驱动器的要求来进行。 一旦上电完成，软启动电路被断开。单回馈多驱动模式再生驱动器的选型应满足整个系统的功率需求软启动电路可由Unidrive SPMC或外部电路完成所有电机驱动器必须配置直流融断器 多回馈多电机驱动器再生驱动器功率和应满足系

8、统功率的需求软启动功能可由Unidrive SPMC 1402完成应配置单开关频率滤波电抗器应配置RFI滤波器应配置直流母线融断器Unidrive SP 能量回馈能量回馈 制动电阻替代方案制动电阻替代方案 再生制动驱动器的上电是通过监测电机驱动器内部的软启动电路来实现的。必须配置隔离变压器必须配置直流母线融断器和二极管（只允许能量单相流动）RFI 滤波器与电机驱动器功率匹配再生制动驱动器应满足系统制动的功率需求。隔离变压器制动电阻替代系统 1) Ref A: 200 Volt 10 ms 2) Ref B: 200 Volt 10 ms 直流母线直流母线 能量回馈驱动器能量回馈驱动器直流母线直

9、流母线 电机驱动器电机驱动器+DC 对地的电压波形不采用隔离变压器可能导致输入电抗器和回馈驱动器的输入部分发热。不采用隔离变压器可能导致输入电抗器和回馈驱动器的输入部分发热。标准整流器输入标准整流器输入直流母线对地纹波直流母线对地纹波标准整流器输入标准整流器输入直流母线对地纹波直流母线对地纹波必须移除所有能量回馈和电机驱动单元的内置必须移除所有能量回馈和电机驱动单元的内置EMC滤波器滤波器SP sizes 1 to 3移除内置EMC滤波器SP sizes 4 to 6, SPMA, SPMD移除内置EMC滤波器不移除滤波器将导致安全和不移除滤波器将导致安全和EMC问问题题能量回馈系统的容量设计

10、必须考虑如下几个因素电机额定电流、电压、功率因素最大过载情况能量回馈单元额定值（重载/普通负载的双额定值）系统损耗确保在最恶劣的情况下能量回馈单元能够提供或回馈所需要的功率损耗。如果能量回馈单元不能提供所需要的功率损耗，则直流母线电压将下降，在恶劣的情况将失步并故障报警。如果能量回馈单元不能够回馈电机驱动器所再生的全部功率，则回馈单元与电机驱动器将发生过压故障。系统容量设计系统容量设计SP2403, 23A (正常负载正常负载) ，工作在能量回馈模式， 400V 供电SP2403 驱动 400V, 23A, 0.85 功率因素的电机 能量回馈单元的额定功率:= 1.73 x 400 x 23

11、x 1= 15.9kW 电机驱动器能够提供的功率:= 1.73 x 400 x 23 x 0.85= 13.5kW 系统功率损耗2 x Unidrive SP 2403 = 626W 额定电流时能量回馈单元能够提供的功率为额定电流时能量回馈单元能够提供的功率为15.9kW ，因此能满足本案例的需求。，因此能满足本案例的需求。系统功率需求系统功率需求 13.5kW + 626W = 14.13kW.SP4403, 96A (重载重载),工作在再生模式, SP4403 驱动 75kW, 400V, 96A 0.90pf的电机: 能量回馈单元的最大功率:= 1.73 x 342 x 96 x 1 x

12、 1.5 = 85.1kW 电机驱动器最大功率:= 1.73 x 400 x 96 x 0.90 x 1.75 = 104.75kW 功率损耗：2 x Unidrive SP 4403 = 1.952kW 系统功率需求：系统功率需求： 104.75kW + 1.952kW = 106.7kW.能量回馈单元在最低电压 -10% (342Vac), 输出电流 150%时的情况下；电机驱动器输出电流 175% 能量回馈单元只能提供约85.1kW的功率，因此需选用更大功率的单元。的功率，因此需选用更大功率的单元。Unidrive SP 能量回馈制动电阻替代系统能量回馈制动电阻替代系统能量回馈单元作为制

13、动电阻替代方案的重要考虑因素是电机驱动功率与制动功率之比。这决定了所需的能量回馈单元功率。驱动功率驱动功率3/2制动功率制动功率能量回馈单元应视作主要的电源，而不仅是代替制动电阻。 (标准能量回馈单元标准能量回馈单元)1.5 x制动功率制动功率 驱动功率驱动功率 4 x 制动功率制动功率不可能用额定的能量回馈单元仅作为功率制动。能量回馈单元不适合连接到大容量的电机驱动器。如果驱动功率如果驱动功率 4 x 制动功率，则应该采用如下方案：制动功率，则应该采用如下方案：两台SP3403 ，每台驱动一台30kW 电机。 30 - 20 = 10kW (能量回馈单元功率) 有一台驱动器在某时会处于制动

14、每个电机驱动器消耗20 30kW 功率，制动功率则在 0 30kW之间变化，因此最大回馈功率为标称的制动功率标称的制动功率因此，因此，11kW的能量回馈单元的能量回馈单元 足以满足足以满足 10kW 的制动回馈功率的要求。的制动回馈功率的要求。当电机驱动功率几倍于所期望的制动功率时，有必要考虑负载回馈的峰值制动功率。 SP4403 75kW, 驱动器功率为 75kW, 稳态制动功率为20kW。 但是，动态的峰值制动功率可能大得多：SP4403 75kW 最大限流设定为 150% - 最大电动与制动电流水平则峰值制动功率为= 1.73 x 400 x 156 x 1.5= 162kW 该功率远大

15、于该功率远大于 22kW 能量回馈单元的容量，因此需要更大容量的能量回馈单元。能量回馈单元的容量，因此需要更大容量的能量回馈单元。如果能量回馈单元不能满足制动功率的需要，则所有单元将过压报警。因此 22kW 能量回馈单元将提供足够的制动功率。峰值制动功率峰值制动功率详细的功率元件图表详细的功率元件图表 单回馈单元单回馈单元 单电机驱动单电机驱动 接触器控制接触器控制 软启动元件软启动元件 能量回馈元件能量回馈元件单回馈单元多电机驱动单回馈单元多电机驱动每个电机驱动单元都需每个电机驱动单元都需要配置直流母线融断器要配置直流母线融断器可选可选能量回馈单元端子的连接能量回馈单元端子的连接SPMC不再

16、需要输入电抗器不再需要输入电抗器能量回馈单元主接触能量回馈单元主接触器的辅助触点可用于器的辅助触点可用于SPMC主接触器的断开主接触器的断开与闭合而不导致电流与闭合而不导致电流回路回路 单回馈单元多电机驱动单元每个电机驱动单元都需每个电机驱动单元都需要配置直流母线融断器要配置直流母线融断器 Unidrive SP 能量回馈单元制动电阻替代方案能量回馈单元制动电阻替代方案不需要外部变阻器不需要外部变阻器必须配置直流母线必须配置直流母线融断器和二极管融断器和二极管需配置隔离变压器需配置隔离变压器最优设计最优设计电流环增益电压控制器增益功率前馈功率因素校正运行时电流环的不稳定性运行时OI.AC 故障

17、的误触发适合于非常动态的应用节省成本（因kVar减少，故节省了电费支出）克服了“软电源”时的电压降可以克服从电动到制动的转变中造成的 OV, OI.AC 故障的误动作可对同样电源进行感性负载的补偿功率前馈补偿功率前馈补偿 在电机驱动器动态负载应用中，瞬变负载会导致母线电压快速变化，该装置可以减少母线电压的快速变化。简单设置模拟输出 (电机驱动器) 模拟输入 (回馈逆变器) 无需对驱动器匹配额定值进行比例协调 (它通过模拟输入/输出就可以进行，详见用户手册)MotoringDriveRegenDrive 电机驱动器输出功率 1ms取样一次 (回馈逆变器模拟输入取样时间1ms/次) (电机驱动器模

18、拟更新时间为 250us) 能够用于多电机驱动器系统Analogue output 1 or 2H-spd modeOutput Power Pr 5.03Analogue input 2 or 3Power feed forward能量回馈单元电机驱动单元模拟输出端子1或2功率前馈补偿系数Pr3.10电压控制器增益电压控制器增益 regen unit d.c. bus voltage active regen unit current ch3: dT= 194ms dV=2.24 V 50mS/div 默认参数电压控制器增益适合大多数应用情况。 直流母线瞬变值和电压控制器增益近似成比例。 确保增益在一定范围内，以免产生过大的电压纹波。用户指南提供了Kp的计算方法。负载瞬变：从电动状态转为发电状态直流母线电压瞬变 用于减小 瞬变的直流母线电