摘要：本文較詳細地論述了四象限矢量變頻器在應用中的相關技術，包括應用條件、制動原理、制動特點、實施條件、工作狀態(tài)、技術性能、電路組成、應用注意、以及高壓四象限變頻器的性能與技術參數(shù)、應用場合等內容。
1.引言-四象限矢量變頻器的概況
當電動機功率較大（≥100kW），設備GD2較大時，或是反復短時連續(xù)工作時，從高速到低速的降速幅度較大，且制動時間也較短時，為減少制動過程的能量損耗，將動能變?yōu)殡娔芑仞伒诫娋W(wǎng)去，以達到節(jié)能功效，可使用能量回饋制動裝置。回饋制動條件有：
（1）電動機從高速（fH）到低速（fL）減速過程中，頻率突減，因電動機的機械慣性使得轉差s＜0，電動機處于發(fā)電狀態(tài)，這時的反電動勢E＞U（端電壓）。
（2）從電動機在某一個fN運行，到停車時fN=0，在這個過程中，電動機出現(xiàn)發(fā)電運行狀態(tài)，這時反電動勢E＞U（端電壓）。
（3）位能（或勢能）負載，如起重機吊了重物下降時，出現(xiàn)實際轉速n大于同步轉速n0，這時也出現(xiàn)電動機發(fā)電運行狀態(tài)，當然E＞U是必然的。
2.能量回饋制動原理
眾所周知，一般通用變頻器其橋式整流電路是三相不可控的，因此無法實現(xiàn)直流回路與電源間雙向能量傳遞，解決這個問題的最有效的辦法是采用有源逆變技術，如圖1所示。
圖1 變頻器與電源再生變流器組合時的連接電路
即將再生電能逆變?yōu)殡娋W(wǎng)同頻率、同相位的交流電回饋電網(wǎng)，如圖2所示，從而實現(xiàn)制動。
圖2 電流追蹤型PWM整流器組成
從圖2可知，它采用了電流追蹤型PWM整流器組成方式，這樣就容易實現(xiàn)功率的雙向流動，且具有很快的動態(tài)響應速度，同時這樣的拓撲結構使得我們能夠完全控制交流側和直流側之間的無功和有功功率的交換，且效率可高達97%，經(jīng)濟效益較大，熱損耗為能耗制動的1%，同時不污染電網(wǎng)。所以，回饋制動特別適用于需要頻繁制動的場合，電動機的功率也較大，這樣節(jié)電效果明顯，按運行的工況條件不同，平均約有20%的節(jié)電效果。
3.能量回饋制動的特點
（1）可廣泛應用于PWM交流傳動的能量回饋制動場合的節(jié)能運行。
（2）回饋效率高，可達97%，熱損小，僅為能耗的1%。
（3）功率因數(shù)約等于1.
（4）諧波電流較小，對電網(wǎng)的污染很小，具有綠色環(huán)保的特點。
（5）節(jié)省投資，易于控制電源側的諧波和無功分量。
（6）在多電機傳動中，每一單機的再生能量可以得到充分利用。
（7）具有較大的節(jié)電效果（與電動機的功率大小及運行工況有關）
（8）當車間由共用直流母線為多臺設備供電時，回饋制動的能量可直接返回直流母線，供給其它設備使用。經(jīng)過核算可以節(jié)省回饋逆變器容量，甚至可以不用回饋逆變器。
4.什么是四象限實施的條件（圖3）
實現(xiàn)能量回饋三個必要和充分條件
（1）負載必須是勢能或位能負載例電梯、下運皮帶、礦井吊籠、起重吊車（上下運動）等。
（2）回饋裝置要保證三個電的參數(shù)，即相位差±5°，電壓差±5V，頻率差±0.5Hz，這樣方可將電能回饋送入電網(wǎng)去。
（3）變頻器的主電路一般是電壓型CSV交-直-交拓撲電路方式，其整流AC/DC電路，一定要用可控整流即IGBT組成，即與逆變器DC/AC的PWM電路一樣，而不是二極管、三相六脈沖不可控整流。
