共直流母线原理
共直流母线方案
电话: 86-755-29799595 传真: 86-755-29619897 网址：http://www. 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。
共母线
许多机电设备需要快速的减速或停止, 像油田瞌头机, 脱水机, 拉丝机, 离心机, 比例连动控制系统等, 许多具有一定势能的传送对象需要匀速下降, 像起重机、电梯, 港口机械等, 这些都会使电机运行在第2 或第4 象限,产生制动发电现象, 通过回收和利用制动发电状态电机所产生的再生电能, 供其它电机使用来达到节能目的。
为了回收和利用这一部分能量, 通常采用多台电机共用一条直流母线的结构。
多电机共直流母线交流传动系统的结构如图1 所示。
其基本原理是: 当系统中一台或多台电机处在制动发电状态时, 制动发电电机所产生的再生电能被回馈到共用的直流母线上, 供其它处在耗能状态的电机吸收, 从而达到既节约电能又能处理回馈电能的效果.
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目前使用的多电机共直流母线交流传动系统多是基于交-直-交变频器的多电机共直流母线系统。
交-直-交变频器可分解为整流器与逆变器2 个部分, 将每个变频器的整流部分与逆变部分相连的直流端子都并联在一起组成共直流母线系统。
当系统中一台或多台电机处于制动发电状态时, 电机所再生的能量回馈到直流母线侧, 被其他电机以电动耗能的方式消耗吸收, 当制动电机再生能量不能满足耗能电机耗能时, 再由电网供电, 整流桥补充[i]。
两台电机对拖共直流母线的作用
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两台电机对拖共直流母线的作用（大纲）一、引言1.1背景介绍1.2研究意义二、两台电机对拖共直流母线的概念2.1对拖共直流母线的定义2.2两台电机对拖共直流母线的工作原理三、两台电机对拖共直流母线的主要作用3.1提高电机工作效率3.1.1降低能耗3.1.2提高电机输出功率3.2实现电机间的能量互补3.2.1优化电机运行状态3.2.2提高系统稳定性3.3减小电机启动冲击3.3.1延长电机寿命3.3.2降低对电网的冲击四、两台电机对拖共直流母线的应用场景4.1电力系统4.2交通工具4.3工业设备4.4其他领域五、两台电机对拖共直流母线的实施与优化5.1对拖共直流母线的设计要点5.1.1电机选型5.1.2控制策略5.2对拖共直流母线的控制方法5.2.1电压控制5.2.2电流控制5.3对拖共直流母线的优化方向5.3.1提高能效5.3.2减小体积5.3.3降低成本六、总结与展望6.1主要结论6.2发展趋势与展望一、引言随着工业自动化和电力电子技术的飞速发展，直流电机因其高效、可靠和便于控制的特性，在各个领域中得到了广泛的应用。
在许多工业过程中，经常需要两台或多台电机协同工作以完成特定的任务。
在这种情况下，两台电机对拖共直流母线系统应运而生，成为一种常见的解决方案。
共直流母线方案与特点
直流公共母线变频驱动方案
直流公共母线变频驱动方案
传统变频器,由于其自身整流半导体元件的电流单向流通的特性,使电机处于发电状态时 所产生的能量,只能通过直流能耗制动单元,将能量已热的形式消耗在电阻上. 在多电机传动系统的设计中,大都采用将多个变频器的直流侧正负端子分别连接在一起, 形成直流公共母线变频驱动系统. 驱动器之间相互传递能量
方案2---独立二极管整流供电方案
不可控整流桥
+DC
熔断器
熔断器
熔断器
熔断器
-DC
断路器
断路器
断路器
预充电回路
预充电回路
预充电回路
熔断器 回馈 电路
回馈驱动器
变频器
变频器
变频器
制动电阻
交流感应电机
交流感应电机
交流感应电机
方案2---特点
独立的二极管整流桥给所有变频器统一供电 不同型号的驱动器可以共用直流母线 整流部分的动力配置简单 整流部分可以配置成12脉波整流方式,消除5,7次谐波 驱动器之间实现能量传递 变频器须配置预充电回路 多余能量无法回馈至电网 须配制动电阻/或配以单独馈电单元
其他如方案2,3
方案6---交流全回馈系统
方案6---交流全回馈系统
优点 – 再生回馈 – 无需制动 – 正弦电流波形 – IGBT整流回馈系统, IGBT 完美无谐波 – 不同型号变频器可共用 直流母线. 缺点 – 成本较高
方案6---AFE变频驱动系统
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直流母线系统的优点
提高效率 – 从再生发电负载回收能量 降低成本 – 降低输入级系统成本 (减少交流输入线路,交流输入熔断器和 接触器等部件) – 通用制动解决方案 减少机柜尺寸 停电时系统将控制变频器断电
共直流母线方案与特点_图文_图文
直流公共母线变频驱动方案
• 传统变频器，由于其自身整流半导体元件的电流单向流通的特性，使电机处于发电状态时 所产生的能量，只能通过直流能耗制动单元，将能量已热的形式消耗在电阻上。
• 在多电机传动系统的设计中，大都采用将多个变频器的直流侧正负端子分别连接在一起， 形成直流公共母线变频驱动系统。
• 驱动器之间相互传递能量
直流母线系统的优点
• 提高效率 – 从再生发电负载回收能量
• 降低成本 – 降低输入级系统成本 (减少交流输入线路、交流输入熔断器和 接触器等部件) – 通用制动解决方案
• 减少机柜尺寸 • 停电时系统将控制变频器断电
共直流母线系统的缺点
• 需要更多的设计工作 • 直流熔断器比较昂贵 • 大的公共直流电容器 • 变频器不易和系统隔离
设计考虑
• 要求把能量回馈到电网中。 • 要求安全制动 • 电源谐波限制 • 使用标准/商业器件 • 是否连接到母线的所有变频器都有或都可以有同样的额定值/功率
电路设计。 • 从系统中获取的最大连续电流和变频器的额定值有关 • 直流母线软启动/充电电路位于变频器内部
方案1---交流供电及直流并联
方案3---单象限全控整流
方案3特点
• 使用可控硅整流桥为直流供电单元 • 直流电压可控，起到预充电的作用 • 可配置成12脉波系统 • 不同型号变频器可共用直流母线
• 轮胎吊驱动系统的传统方案
• 直流输出容量受限 • 交流电源侧需要升压变压器 • 可控硅整流桥需要调试 • 单象限驱动，无回馈 • 需要配制动电阻／或馈电单元
• 其他如方案2、3
方案6---交流全回馈系统
方案6---交流全回馈系统
《基于超级电容的共直流母线双机驱动系统能量管理策略研究》范文
《基于超级电容的共直流母线双机驱动系统能量管理策略研究》篇一一、引言随着电动汽车（EVs）和混合动力汽车（HEVs）的快速发展，能源管理系统成为了决定车辆性能和续航能力的重要因素。
共直流母线双机驱动系统是新能源汽车中常见的一种结构，它通过两个电机之间的协同工作，提高系统的能量利用效率。
超级电容作为一种新型的储能元件，具有高功率密度、快速充放电等优点，因此在共直流母线双机驱动系统中得到了广泛应用。
本文将重点研究基于超级电容的共直流母线双机驱动系统的能量管理策略。
二、共直流母线双机驱动系统概述共直流母线双机驱动系统主要由两个电机、一个共直流母线、超级电容等组成。
这种系统结构能够使两个电机在特定情况下协同工作，从而提高系统的能量利用效率。
在能量管理策略方面，该系统需要考虑电机的工作状态、超级电容的充放电状态等多个因素，以达到最佳的能源利用效果。
三、超级电容的特性和应用超级电容作为一种新型的储能元件，具有高功率密度、快速充放电、长寿命等优点。
在共直流母线双机驱动系统中，超级电容可以用于储存和释放瞬时能量，从而保证系统的稳定运行。
此外，超级电容还可以与电池等其他储能元件配合使用，进一步提高系统的能源利用效率。
四、能量管理策略研究针对基于超级电容的共直流母线双机驱动系统，本文提出了一种新的能量管理策略。
该策略主要包括以下几个步骤：1. 需求预测：通过预测车辆行驶需求和路况信息，制定合理的能量分配计划。
2. 能量优化：根据系统的工作状态和超级电容的充放电状态，优化能量的分配和利用，以达到最佳的能源利用效果。
3. 实时调整：在系统运行过程中，根据实际工作状态和需求变化，实时调整能量分配策略，以保证系统的稳定运行。
4. 故障诊断与处理：通过实时监测系统的工作状态和故障信息，及时发现并处理故障，保证系统的可靠性。
五、实验与结果分析为了验证本文提出的能量管理策略的有效性，我们进行了实际道路测试和仿真实验。
实验结果表明，该策略能够有效地提高系统的能源利用效率，降低能耗，延长车辆的续航里程。
直流母线是什么意思
直流母线是什么意思直流母线是指交流输入电路中的直流电源。
将它与交流系统隔离，使交流电不对直流电造成影响。
在交流系统和直流系统之间、交流电源和直流电源之间都可以采用直流母线。
直流输出母线通常为正弦波交流信号(DC)提供良好的直流保护，直流母线相当于一个完整的直流回路，直流母线也称为直流回路。
直流回路中包含大量的电子元器件，这些电子元器件的电压基准值通常与交流电压相同，即相对于交流电而言。
因此，整流电路是电能变换的第一步。
随着二十世纪三十年代晶体管发明后整流电路性能的提高，现已实现了交流到直流的转换，直流回路由晶体管构成，用来承载直流负载。
工业生产中应用直流母线很多。
如汽车用直流母线，电动机和调速系统的直流母线，机床电气设备的直流母线，焊接用直流母线等。
当然直流母线的直流工作电压较低，一般只有几伏或十几伏，而且除直流电压外，还要加上控制电压、负载电压、波形失真度等附加电压。
所以，直流母线电路应该配置合适的继电保护。
同时，直流母线电路由于经常处于频繁操作状态，因此其工作特性非常不稳定。
例如，由于热击穿，或受环境温度、电磁场干扰的影响，当操作频率过高时，就会产生交流尖脉冲、直流尖脉冲和噪声，造成电源短路、设备损坏等恶性事故，这种现象被称为直流电源的工频击穿现象。
因此，必须采取相应的保护措施。
保护方法通常有：( 1)增加电抗器或电容器来吸收直流工作电压的降低;但是直流母线不仅可以用来作为整流元件，还可以用来作为逆变器和滤波器。
在逆变器中，除直流电源外，还要另外增加滤波器，因此称为直流电源部分。
在滤波器中，还需要加入交流旁路电容器和直流旁路电容器。
在正弦波中，谐波成分是不能忽略的。
所以，一般来说，正弦波的有效值除以2就是直流电源的谐波值。
但是，从能量守恒原理来看，正弦波是交流电源的一部分，只是把幅值削减了而已。
所以我们只计算它的直流分量。
但是直流母线不仅可以用来作为整流元件，还可以用来作为逆变器和滤波器。
在逆变器中，除直流电源外，还要另外增加滤波器，因此称为直流电源部分。
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。
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共用直流母线方式的工作原理
提示：对于频繁启动、制动，或是四象限运行的电动机而言，如何处理制动过程不仅影响系统的动态响应，而且还有经济效益的问题。
于是，回馈制动成为人们讨论的焦点，然而在目前大部分的通用变频器还不能通过单独的一台变频器来实现再生能量的情况下，如何用最简单的办法来实现回馈制动呢？为解决以上问题，这里介绍了一种共用直流
对于频繁启动、制动，或是四象限运行的电动机而言，如何处理制动过程不仅影响系统的动态响应，而且还有经济效益的问题。
于是，回馈制动成为人们讨论的焦点，然而在目前大部分的通用变频器还不能通过单独的一台变频器来实现再生能量的情况下，如何用最简单的办法来实现回馈制动呢？
为解决以上问题，这里介绍了一种共用直流母线方式的再生能量回馈系统，通过这种方式，可以将制动产生的再生能量进行充分利用，从而起到既节约电能又处理再生电能的功效。
我们知道通常意义上的异步电动机多传动包括整流桥、直流母线供电回路、若干个逆变器，其中电动机需要的能量是以直流方式通过PWM逆变器输出的。
在多传动方式下，制动时感生能量就反馈到直流回路。
通过直流回路，这部分反馈能量就可以消耗在其他处在电动状态的电动机上，制动要求特别高时，只需要在共用母线上并上一个共用制动单元即可。
图5.2所示接线是典型的共用直流母线的制动方式，M1处于电动状态，M2经常处于发电状态，三相交流电源380V接到VF1上。
图5.2 共用直流母线的回馈制动方式
处于电动状态的电动机M1上的变频器VF1，VF2,通过共用直流母线方式与VF1的母线相连。
在此种方式下，VF2仅作为逆变器使用，M2处于电动状态时，所需能量由交流电网通过VF1的整流桥获得；M2处于发电状态时，反馈能量通过直流母线由M2的电动状态消耗。