变频调速技术由于将电机的运行特性由自然特性转变为人工运行特性,进而改善了电机运行性能,在工业生产中得到了日益广泛的应用.而在变频调速技术中,由于通用型变频系统采用了不控整流,能量只能单方向传递,无法应用到需要电机四象限运行的场合,使得能量能够双向传递的变频驱动系统成为一项热点研究内容.该文结合能量回馈单元,研究并设计了具有能量回馈的变频驱动系统.首先,从异步电机的数学模型入手,对异步电机的再生制动表现形式进行了深入研究.分析了异步电机发电状态的运行机理.对机械能到电能的转化过程和电路状态进行了分析.结果表明,再生制动时产生的再生能量会在直流侧的电力电容器上产生电荷积累,造成直流母线电压升高,若不将这部分能量及时地释放掉,会影响到系统的正常运行,严重时会损坏变频系统.其次,设计了具有能量回馈的变频驱动系统主回路,采用全数字化控制方案,以有源逆变方式将再生能量回馈到电网.为提高系统动态响应特性,同时考虑到电网作为负载的特殊性,引入一种易于数字化实现的简单SVPWM实现算法,通过电网电压同步信号直接获取扇区分配和电压合成矢量位置信息,同时使得回馈电流正弦性好,注入电网谐波小.为提高系统鲁棒性及系统动态响应性能,降低系统超调,缩短调节过程,采用参数自调整模糊-PI控制策略.相对于传统的PID控制和简单模糊控制而言,系统具有更快的动态响应和更高的稳态精度.再次,变频驱动系统采用具有优良动态特性的转子磁通定向矢量控制策略.对定子绕组电流中的转矩分量和磁通分量进行了解耦,对其进行单独控制,从而实现高性能的转速、转矩控制.当负载变化时,使得电机转速尽快恢复稳定.最后,对具有能量回馈的变频驱动系统软硬件进行了设计,并对整个系统进行了仿真和实验研究,给出了再生制动时泵升电压、回馈电流仿真与实验波形.仿真与实验结果均表明,该文设计的具有能量回馈的变频驱动系统具有优良的控制性能,将再生能量回馈到电网,实现了异步电机的四象限运行,保证系统安全稳定地运行,并获得显著的节能效果.