1電機四象限工作
以電機轉速為橫坐標軸,轉矩為縱坐標軸構成直角坐標系,用來(lái)描述電機的四種運轉狀態(tài):正向電動(dòng)、回饋發(fā)電制動(dòng)、反向電動(dòng)以及反向回饋發(fā)電制動(dòng)。這四種運轉狀態(tài)稱(chēng)為電機的四象限狀態(tài)。
第一象限,電動(dòng)機正轉運轉,能量從變頻器到電動(dòng)機,電動(dòng)機的轉速及轉矩都為正。
第二象限,電動(dòng)機反轉回饋或減速制動(dòng)運轉,電動(dòng)機呈發(fā)電機模式,能量從電動(dòng)機到變頻器,轉速為負,轉矩為正。
第三象限,電動(dòng)機反轉運轉,能量從變頻器到電動(dòng)機,電動(dòng)機的轉速及轉矩都為負。
第四象限,電動(dòng)機正轉回回饋或減速制動(dòng)運轉,電動(dòng)機呈發(fā)電機模式,能量從電動(dòng)機到變頻器,轉速為正,轉矩為負。
2四象限變頻器基本工作原理
普通的變頻器大都采用二極管整流橋將交流電轉化成直流電,然后采用IGBT逆變技術(shù)將直流轉化成電壓頻率皆可調整的交流電。這種變頻器只能工作在電動(dòng)正轉和電機反轉兩種狀態(tài),且轉速和轉矩始終是一個(gè)方向,即:只能控制電機工作在兩個(gè)象限,因此,稱(chēng)為兩象限變頻器或二象限變頻器。當制動(dòng)時(shí),電機產(chǎn)生制動(dòng)能量流向變頻器,但變頻器的輸入端二極管是單向的,不能將制動(dòng)能量回饋至電網(wǎng)。為了限值多余的電能將抬高直流母線(xiàn)電壓,這種變頻器往往會(huì )設置制動(dòng)回路,制動(dòng)回路的作用就是將這些能量消耗掉,達到抑制直流母線(xiàn)電壓升高的目的。即:兩象限變頻器的能量總是由電網(wǎng)流向電機。
如果變頻器能夠滿(mǎn)足電動(dòng)機的電動(dòng)狀態(tài),也能從電動(dòng)狀態(tài)進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)運行,就稱(chēng)為四象限變頻器。
四象限變頻器采用IGBT功率模塊可以實(shí)現能量的雙向流動(dòng),采用IGBT做整流橋,用高速度、高運算能力的DSP產(chǎn)生PWM控制脈沖。一方面可以調整輸入的功率因數,消除對電網(wǎng)的諧波污染。另一方面可以將電動(dòng)機產(chǎn)生的能量回饋到電網(wǎng),達到徹底的節能效果。 
圖示:四象限變頻器基本電路原理圖
1. 當電機工作在電動(dòng)狀態(tài)的時(shí)候,整流控制單元的DSP產(chǎn)生6路高頻的PWM脈沖控制整流側的6個(gè)IGBT的開(kāi)通和關(guān)斷。IGBT的開(kāi)通和關(guān)斷與輸入電抗器共同作用產(chǎn)生了與輸入電壓相位一致的正弦電流波形,這樣就消除了二極管 整流橋產(chǎn)生的6K±1諧波。功率因數高達99%,消除了對電網(wǎng)的諧波污染。此時(shí)能量從電網(wǎng)經(jīng)由整流回路和逆變回路流向電機,變頻器工作在第一、第三象限。
2. 當電動(dòng)機工作在發(fā)電狀態(tài)的時(shí)候,電機產(chǎn)生的能量通過(guò)逆變側的二極管回饋到直流母線(xiàn),當直流母線(xiàn)電壓超過(guò)一定的值,整流側能量回饋控制部分啟動(dòng),將直流逆變成交流,通過(guò)控制逆變電壓相位和幅值將能量回饋到電網(wǎng),達到節能的效果。此時(shí)能量由電機通過(guò)逆變側、整流側流向電網(wǎng),變頻器工作在二、四象限。