再生制动泄放回路泄放能力检讨

摘要：如今各大城市电梯家家户户在使用，而电梯控制的再生制动泄放回路的泄放能力合理设计则成为电梯安全使用的重要保证。再生制动泄放回路的设计主要考核以下几点：首先要满足的是泄放回路有足够的泄放能力，回路能及时泄放掉多余的再生能量；其次，回路中器件寿命必须达到10年；最后，回路的驱动与保护必须稳定可靠，不会引起安全事故。以下针对泄放回路的泄放能力问题进行了探讨，对电梯控制系统中的再生制动泄放回路的设计提出了一些设计分析观点。

关键字：再生制动 泄放能力 安全

中图分类号：TU714文献标识码： A

当电梯处于回生运行时，电动机（此处只讨论永磁同步电动机）惯性转动，转子转起来后，转子的永磁体产生的磁场切割定子绕组，或者说定子绕组做切割磁力线运动，定子于是感应出电动势，此电动势通过外部回路接入负载，转子受力减速，称为再生制动。

再生制动就是把电动无用的或不需要的或有害的惯性转动产生的动能转化为电能，同时产生制动力矩，使电动机械快速停止无用的惯性转动。这时，电能进行了累积，在电梯系统中反映为母线电压升高，给母线上的器件带来高压危害，所以累积的电能需要通过其它方式吸收或消耗掉。

1-1电梯系统的再生能量

电梯系统进入再生状态时，能量从电机侧传向电源侧。如图5所示，能量传递的过程中产生损耗，则再生能量传递到达泄放回路的功率Pd2为

…………………(1)

注：Po2：主机传出来的功率；

Pcar：轿厢对重动能产生的功率；

ηcar2：能量在轿厢对重侧的传递效率；

ηm2：能量在主机上的传递效率；

ηinv2：能量在变频模块传递的效率。

回生能量

图5系统能量再生简图

而轿厢对重动能产生的功率Pcar为

……………………………………………(2)

其中T为转矩，为角速度，如图6所示，而

..…………………………………………(3)

.…………………………………(4)

注：m为轿厢与对重的质量差；

D为电机直径；

N为电机转速；

V为轿厢速度；

k为吊挂比。

图6动能转换简图

由公式（2）、（3）和（4），满载匀速时动能产生的功率Pcar为

……………………(5)

由以上推论，对于120%负载减速时动能产生的功率Pcar为

………………………(6)

由公式（1）和（5）可以算出，电梯控制系统的满载匀速时的再生能量为15075w；由公式（1）和（6）可以算出，电梯控制系统的再生能量最大值为37990w。

1-2电梯控制系统泄放回路的泄放能力

电梯控制系统泄放回路等效回路图如图7所示，当电梯回生运行时，系统再生的能量回生在直流母线上，当直流母线电压上升至回生检出电压上限值时，泄放管导通，将再生能量通入电阻，以热能的形式消耗掉，从而防止直流电压的上升。当直流母线电压下降至回生检出电压下限值时，泄放管关闭，母线电压又上升，如此循环工作。

图7泄放回路等效图

泄放管的容量由再生能量和泄放电压决定，即I=P/U，由3-1-1节已经计算出控制系统的再生能量最大值为37990w，而泄放电压阀值设置为720V，再考虑上泄放管的使用率为0.8，故泄放管的容量设定为75A。但控制系统的变频模块使用的是200A的模块，出于设计结构、设计成本、设计周期和驱动控制的统一性的考虑，泄放管使用200A的模块。由图7，制动电阻阻值的大小直接影响泄放支路电流的大小，最大电流不能超过泄放管的容量值，考虑上制动电阻的精度和过压检出电压点的偏差值，制动电阻的最小值Rmin为

……………….(7)

相关参数代入公式（7），可以计算出控制系统制动电阻最小值为11欧。而制动电阻的大小又影响到制动能力的好坏，由P=U/R可知，制动电阻阻值越大，消耗的功率就越小，在3-1-1中可以算出系统最大的再生功率Pd2，故制动电阻的最大值Rmax为

...………………(8)

由公式（8）代入相关参数，可以计算出控制系统制动电阻最大值为14.25欧。由于制动电阻规格型号的特殊性，最终制动电阻的取值为13.5欧(4只54欧电阻并联)。选定制动电阻后，可以算出回路确保母线电压不会超过过压检出电压的最小泄放能力Pmin为

………..………….(9)

由公式（9）计算得，控制系统泄放回路的泄放能力为40107w〉37990w，符合设计要求。

参考文献

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[4] 周建洪,刘柏林. 变频器再生能量的利用[J]. 鞍钢技术. 1996(07)