交流电机的发电反馈制动及能耗制动发电及反馈由1.2所述可知:机车在减速制动中,电机转子一定会产生感生电流。在电机运转中,这一感生电流会在转子中产生磁通φZ并随着转子的旋转而形成转子旋转磁场。当该磁场磁力线被定子线圈切割时就会在定子线圈中产生感生电动势。定子绕组所产生的这一感生电动势,其方向与变频器输出电压的方向是相反的。也就是说,交流电动机在减速制动过程中,电机会进入到发电工作状态中去。定子线圈中的感生电动势反过来会输入至变频器,并通过变频器中的功率二极管D1-D6整流,由三相交变的感生电动势变为直流电势,见2所示。当直流电势的值大于变频器的输入电压值,并且电路能为它提供一个完全闭合的电气通路时,那么包括电机定子绕组在内的电气回路里便会产生感生电流,其电流方向是由电机通过变频器流入电源,这就是发电反馈现象。
反馈制动过程电机在下调频率的减速过程中,一旦反馈现象发生,就会形成定子感应磁通,其方向同φD,见1。感应磁通由转子感生旋转磁通φZ所导致。在定子感应磁通的作用下,具有感生环流的转子导体(如前所述,由1(b)的右手定则确定其电流方向),将产生制动力,其方向与转子获得牵引力的方向相反,由1(c)中的左手定则确定。
感生电流的通路发电反馈通路在2中,虑线框内是变频器的功率器件结构,它由6个功率三极管IGBT组成,且每个IGBT上都反向并联了1个功率二极管。在2中的A与C点之间的电路接入了功率二极管Dd和发电反馈的充电限流电阻Rc。电机在发电工作状态下所产生的感生电流要经过Rc的限流之后流入到蓄电池中去。
若在AB间形成的感生电动势大于Udc但又小于制动单元的开启电压值(即过电压值)时,感生电流流入蓄电池而形成反馈电流IF,即仅向蓄电池充电而引起发电反馈制动或称再生制动。由于再生制动的产生,电机开始减速,过电压即电机的感生电势开始减小。因此在一般的机车速度与负荷的情况下,再生制动产生之后,过电压值很难再继续上升到能耗制动单元的开启电压值。
矿用电机在减速制动过程中,有时会因机车强大的运行动能,导致短时内电机较高的发电能量。若合理地控制变频装置的减速时间,会使充电流IF始终控制在所允许的范围之内。当然,充电电流越大,机车受到的制动力越强。显然,反馈制动是一种节能型的制动。
制动力大小的控制在感生电流的通路中看到,感生电流:IG→=Ia→+Ib→+Ic→且:IG=IF+In如果制动单元的开启电压为VZD,A、B间的感生电动势为EAB,则当:Udc