图9:主动型电源模块ALM电路结构图
ALM 分为书本型和装机装柜型,都有 DRIVE -CLi0接口,书本型的供电电压与 SLM一样,也为3AC380-480V(功率范围为16/36/55/80/120kW)。装机装柜型的供电电压为3AC380-480V(功率范围为132-900kW)以及3AC500-690V(功率范围为560-1400kW)。ALM的特点如下:
1)具有回馈功能,可以对直流母线电压进行控制。整流装置中IGBT工作,实现将能量100%回馈电网。ALM模块在一定范围的输入电压内,可以把母线电压调节为某一固定值,即使电网电压有小幅波动,直流母线电压也能保持稳定。装机装柜型 ALM的直流母线电压默认为进线电压有效值的1.5倍。
2)内含预充电回路。与 SLM一样,供电时通过二极管整流桥进行整流,因此内含预充电回路,同样不能频繁地分合闸,应间隔3min以上。
3)可选制动单元和制动电阻。在不允许回馈的电网,可以选配外置制动单元和制动电阻进行制动。ALM的所有类型如果需要快速制动,需要在外部加装制动模块,并且需要将制动电阻连接至制动模块。
4)实际应用中,在电网和 ALM 之间需装配与 ALM 功率相匹配的电源接口模块 AIM 。AIM包含:清洁电源滤波器 CPF (抑制进线谐波)、进线电抗器、预充电回路、旁路接触器( FI 和 GI 型是 AIM 内集成的, HI和 JI 型需外接)、电源电压检测模块 VSM 、风扇。AIM中的进线电抗器具有升压功能,可以提升直流母线电压至进线电压的1.5-2.0倍。AIM 中的 VSM电压检测模块,可以实现回馈电压的相位控制(功率因数可调),实现功率因数为1。AIM 中已集成了滤波器和电抗器,对于一般的工业场合,用了AIM 模块就不需要再用滤波器;对特殊的场合,还需要加装滤波器。
5)实际应用中,在电网和 ALM 之间必须装配与其功率相匹配的电抗器。对于大于或等于36kW的 ALM,必须使用与其相匹配的滤波器。
6)装机装柜型可Zui多4个 ALM 并联使用。
(4)制动单元和制动电阻
制动单元包括功率电子器件和其控制回路,且总是连接一个外接的制动电阻并联在直流回路上。其主要有两方面作用:
1)当S120驱动系统中的电动机工作于发电状态产生再生制动能量,而这一能量无法通过其他运行在电动机状态的电机消耗掉,或者无法回馈电网(或回馈能力不够)时,为控制直流母线的电压,可以进行短时间的制动运行,通过S120的制动单元和外接的制动电阻将这部分能量消耗掉(当电源模块使用BLM 时);
2)当电源出现故障掉电时,制动单元和制动电阻能够使传动装置可控停车(当电源模块使用 SLM 或 ALM时)。
工作方式:当直流母线电压上升至激活阈值时,制动单元被开启,接入制动电阻至直流母线,将直流回路的能量转化为热量消耗掉。
(5)电容模块
电容模块用于提高直流母线电容,在主电源失电情况下能够实现短时间供电,实现能量缓冲,以抵抗电源的瞬时故障。电容模块通过直流母线适配器,直接并联在集成的直流母线母排上,会通过电源模块自动进行预充电,单个容量为4000uF ,也可以多个并联使用,选取时注意不能超过电源模块允许的Zui大直流母线电容。
(6)控制电源模块
控制电源模块( CSM )可以提供24-28.8V直流电压输出,为控制回路提供辅助的电源,输出电压可以由集成的电位器调节。CSM通过直流母线适配器并联在直流母线和电网上,正常运行时 CSM由电网供电,在电源断电时,模块自动切换到由直流母线供电,以便执行所需的回程运动。CSM常与电容模块共同使用,以便在电源断电后为回程运动提供足够的能量。CSM和电网电压、直流母线电压之间安全电气隔离,以确保直流母线不会意外放电。
因此,即使电源模块通过接触器从电网上电气断开, CSM 仍可以连在电网上。CSM内部有温度监控和电压监控功能。
(7)电压限制模块
电压限制模块(VCM)可以扩展总电机的电缆长度,只能用于TN电网,VCM模块要紧挨着整流模块放置,通过集成的母线端子连接到直流母线上。
(8)电动机模块(逆变装置)
电动机模块又叫逆变装置,是一个逆变器,将直流母线电压通过 IGBT逆变桥转换成频率和大小可变的交流电,拖动电动机运行。直流母线电压由电源模块(整流单元)提供,直流母线可并联多个逆变单元,各逆变单元都共享直流母线,互相之间可以进行能量交换,如图10所示。也就是说,一台电动机工作在发电状态下产生的能量,可以通过逆变单元回馈给直流母线,又通过其他逆变单元供运行于电动状态的电动机使用。电动机模块与控制单元之间通过DRIVE - CLiQ 接口进行快速数据交换。