關(guān)于變頻器能耗制動(dòng)解決方案的匯總

      在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，電機(jī)的降速和停機(jī)是通過逐漸減小頻率來實(shí)現(xiàn)的，在頻率減小的瞬間，電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速隨之下降，而由于機(jī)械慣性的原因，電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速未變。當(dāng)同步轉(zhuǎn)速w1小于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速w時(shí)，轉(zhuǎn)子電流的相位幾乎改變了180度，電機(jī)從電動(dòng)狀態(tài)變?yōu)榘l(fā)電狀態(tài)；與此同時(shí)，電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩變成了制動(dòng)轉(zhuǎn)矩Te，使電機(jī)的轉(zhuǎn)速迅速下降，電機(jī)處于再生制動(dòng)狀態(tài)。電機(jī)再生的電能P經(jīng)續(xù)流二極管全波整流后反饋到直流電路。
　　
      由于直流電路的電能無法通過整流橋回饋到電網(wǎng)，僅靠變頻器本身的電容吸收，雖然其他部分能消耗電能，但電容仍有短時(shí)間的電荷堆積，形成“泵升電壓”，使直流電壓Ud升高。過高的直流電壓將使各部分器件受到損害。因此，對(duì)于負(fù)載處于發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)中必須采取必需的措施處理這部分再生能量。本文闡述的就是處理再生能量的方法：能耗制動(dòng)。
 
      變頻器能耗制動(dòng)解決方案    
      能耗制動(dòng)采用的方法是在變頻器直流側(cè)加放電電阻單元組件，將再生電能消耗在功率電阻上來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)（如圖二所示）。這是一種處理再生能量的最直接的辦法，它是將再生能量通過專門的能耗制動(dòng)電路消耗在電阻上，轉(zhuǎn)化為熱能，因此又被稱為“電阻制動(dòng)”，它包括制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻二部分。

    1、制動(dòng)單元   
    制動(dòng)單元的功能是當(dāng)直流回路的電壓Ud超過規(guī)定的限值時(shí)（如660V或710V），接通耗能電路，使直流回路通過制動(dòng)電阻后以熱能方式釋放能量。制動(dòng)單元可分內(nèi)置式和外置式二種，前者是適用于小功率的通用變頻器，后者則是適用于大功率變頻器或是對(duì)制動(dòng)有特殊要求的工況中。從原理上講，二者并無區(qū)別，都是作為接通制動(dòng)電阻的“開關(guān)”，它包括功率管、電壓采樣比較電路和驅(qū)動(dòng)電路。

    2、制動(dòng)電阻   
    制動(dòng)電阻是用于將電機(jī)的再生能量以熱能方式消耗的載體，它包括電阻阻值和功率容量兩個(gè)重要的參數(shù)。通常在工程上選用較多的是波紋電阻和鋁合金電阻兩種：前者采用表面立式波紋有利于散熱減低寄生電感量，并選用高阻燃無機(jī)涂層，有效保護(hù)電阻絲不被老化，延長使用壽命；后者電阻器耐氣候性、耐震動(dòng)性，優(yōu)于傳統(tǒng)瓷骨架電阻器，廣泛應(yīng)用于高要求惡劣工控環(huán)境使用，易緊密安裝、易附加散熱器，外型美觀。

    3、制動(dòng)過程   
    能耗制動(dòng)的過程如下：
A、當(dāng)電機(jī)在外力作用下減速、反轉(zhuǎn)時(shí)（包括被拖動(dòng)），電機(jī)即以發(fā)電狀態(tài)運(yùn)行，能量反饋回直流回路，使母線電壓升高；
B、當(dāng)直流電壓到達(dá)制動(dòng)單元開的狀態(tài)時(shí)，制動(dòng)單元的功率管導(dǎo)通，電流流過制動(dòng)電阻；C、制動(dòng)電阻消耗電能為熱能，電機(jī)的轉(zhuǎn)速降低，母線電壓也降低；
D、母線電壓降至制動(dòng)單元要關(guān)斷的值，制動(dòng)單元的功率管截止，制動(dòng)電阻無電流流過；E、采樣母線電壓值，制動(dòng)單元重復(fù)ON/OFF過程，平衡母線電壓，使系統(tǒng)正常運(yùn)行。

    4、安裝要求  
    制動(dòng)單元與變頻器之間，以及制動(dòng)單元與電阻之間的配線距離要盡可能短（線長在2m以下），導(dǎo)線要足夠粗；
    制動(dòng)單元在工作時(shí)，電阻將大量發(fā)熱，應(yīng)此要充分注意散熱，并使用耐熱導(dǎo)線，導(dǎo)線請勿觸及電阻器；
    放電功率電阻應(yīng)使用絕緣擋片固定牢固，安裝位置要確保良好散熱，建議電阻器安裝在電控柜頂部。

    5、制動(dòng)單元與制動(dòng)電阻的選配
A、首先估算出制動(dòng)轉(zhuǎn)矩

      一般情況下，在進(jìn)行電機(jī)制動(dòng)時(shí)，電機(jī)內(nèi)部存在一定的損耗，約為額定轉(zhuǎn)矩的18%-22%左右，因此計(jì)算出的結(jié)果在小于此范圍的話就無需接制動(dòng)裝置；

B、接著計(jì)算制動(dòng)電阻的阻值

      在制動(dòng)單元工作過程中，直流母線的電壓的升降取決于常數(shù)RC，R即為制動(dòng)電阻的阻值，C為變頻器內(nèi)部電解電容的容量。這里制動(dòng) 單元?jiǎng)幼麟妷褐狄话銥?10V。

C、然后進(jìn)行制動(dòng)單元的選擇在進(jìn)行制動(dòng)單元的選擇時(shí)，制動(dòng)單元的工作最大電流是選擇的唯一依據(jù)，其計(jì)算公式如下：

D、最后計(jì)算制動(dòng)電阻的標(biāo)稱功率   
      由于制動(dòng)電阻為短時(shí)工作制，因此根據(jù)電阻的特性和技術(shù)指標(biāo)，我們知道電阻的標(biāo)稱功率將小于通電時(shí)的消耗功率，一般可用下式求得：制動(dòng)電阻標(biāo)稱功率 = 制動(dòng)電阻降額系數(shù) X 制動(dòng)期間平均消耗功率 X 制動(dòng)使用率%

    6、制動(dòng)特點(diǎn)  
    能耗制動(dòng)（電阻制動(dòng)）的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡單，缺點(diǎn)是運(yùn)行效率降低，特別是在頻繁制動(dòng)時(shí)將要消耗大量的能量，且制動(dòng)電阻的容量將增大。

圖二 能耗制動(dòng)和制動(dòng)單元、制動(dòng)電阻的連接方式