邱欢

（西安石油大学电子工程学院，陕西西安，710065）

0 引言

能源是社会长期稳定发展的关键因素之一，随着社会的不断进步对能源的需求量也日益增大，使得能源枯竭日益严重。能量回收就是将不能储存再利用的将浪费掉的能量形式，比如热能、机械能、光能等转化为电能储存起来再利用。能量回收为缓解当今社会能源供求严重不足提供了有效的保障。它对于降低能源消耗，提高能源使用率这一重要课题具有重大的意义。

1 系统总体方案设计与结构框图

如图1所示，本设计的总体框图由三大部分构成，分别是电动机、逆变器、回收装置。在BLDC提升系统中, 当电机处于电动状态时，电机消耗电能，电能从电网流出，经变频器的整流、滤波、逆变，最终流入电机，当电机处于制动状态时，电机处于发电状态，电能从电机流出，经回收装置的逆变，滤波，最终流入电网。

图1 采用能量回馈制动的BLDC提升系统

1.1 BLDC制动状态再生能量回馈装置主回路

其主要拓扑图结构如图2所示，BLCD发电状态能量回馈装置拓主电路将直流无刷电动机制动发电时在电容C上产生的泵升电压逆变成交流电，回馈给电网。能量回馈装置输入端串联两个二极管VD1、VD2，再连接到逆变器的直流电压上。当电动机工作在电动状态时，逆变器S1~S6全部处于关断状态，此时电能从电网流向电动机；当电动机工作在制动状态时，电动机产生的电能使变频器直流母线侧电容C的电压开始泵升，如果直流母线侧电容C的泵升电压超过启动逆变器的工作电压，BLDC能量回收并网装置开始工作，此时电能从电动机流向电网。

图 2 BLCD发电状态能量回馈装置拓主电路

1.2 BLDC制动状态再生能量回馈装置主回路控制系统

图3 为BLDC发电状态能量回收并网装置采用双闭环控制，电压外环主要控制三相逆变器的直流侧电压，直流电压指令值与反馈电压求差值。有功电流指令值经PI调节器计算得到， 其值决定了有功功率的大小。电流内环控制有功电流的大小，电流内环将电压外环输出的电路值和内环反馈的电流值比较，误差经过PI调节器调节，实现功率因素为1的逆变过程，其中无工电流分量设置为0，即fffff3=0。[1-3]逆变器交流侧参考电压 ud、uq经坐标变换后进行PWM 调制，产生的驱动信号实现网侧变换器的控制。

图3 为BLDC制动状态再生能量回馈装置的主电路及控制电路的系统框图

对电网侧三相交流电压 (ea、eb、ec)、三相电流 (ia、ib、ic)和逆变后直流电压Udc进行采样，A/D转换后送入控制器进行数据处理。控制器经过数据运算，发出控制信号到逆变器的驱动电路，控制逆变电路的通断，实现BLDC制动状态再生能量回馈。

2 实验装置

实验装置如图5所示，该装置以TMS320F2812为核心芯片，主要包括三相电网控制器、三相电网功率电路及滤波电感构成的三相电网，以及由能量回馈控制器、能量回馈功率电路、信号调理电路构成的能量回馈装置

图4 实验装置图

3 实验总结

本文通过建立无刷直流电机能量回馈低压模型，实现了无刷直流电机制动状态下的能量回收。与传统的通过热能将能量消耗的方式相比，该装置具有能量利用率高，能源消耗少等优点。

参考文献

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[2]胡文胜,赵宇.风电变流器网侧SVPWM变换器的控制研究[J].四川电力技术,2011,34(04):55-58.

[3]宋小亮,蔚兰,陈国呈,朱伦胜.基于直接电流控制的电机能量回馈器研究[J].电力电子技术,2010,44(05):49-51.