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变频器能耗制动

能耗制动采用的方法是在变频器直流侧设置制动单元组件,将再生电能消耗在制动电阻上来实现制动,如图1所示。这是一种处理再生能量的好直接简单的方法,它将再生能量通过专门的能耗制动电路消耗在电阻上,转化为热能,此电阻被称为电阻制动。

能耗制动的特点是电路简单,价格较低,不足是在制动过程中,随着电动机转速的下降,拖动系统动能也在下降,于是电动机的再生能力和制动转矩也在减小,所以在惯性较大的拖动系统中,常会出现在低速时停不住,而产生“爬行”现象,从而影响停车时间或停位的准确性。因此能耗制动仅适用于一般负载的停车。能耗制动包括制动单元和制动电阻二部分。

(1)制动单元

制动单元的功能是当直流回路的电压Ud超过规定的限值时,接通耗能电路,使直流回路通过制动电阻后以热能方式释放能量。制动单元可分内置式和外置式二种,内置式适用于小功率的通用变频器,外置式则是适用于大功率变频器或是对制动有特殊要求的工况。从原理上讲,二者并无区别,制动单元都是作为接通制动电阻的“开关”,它包括功率管、电压采样比较电路和驱动电路。

(2)制动电阻

制动电阻是用于将电动机的再生能量以热能方式消耗的载体,它包括电阻阻值和功率容量两个重要的参数。通常在工程上选用较多的是波纹电阻和铝合金电阻两种:波纹电阻采用表面立式波纹有利于散热减低寄生电感量,并选用高阻燃无机涂层,有效保护电阻丝不被老化,延长使用寿命;铝合金电阻器耐气候性、耐震动性,优于传统瓷骨架电阻器,广泛应用于要求高的恶劣环境使用,易紧密安装、易附加散热器,外型美观。

能耗制动的过程如下:当电动机在外力作用下减速、反转时(包括被拖动),电动机即以发电状态运行,能量反馈回直流回路,使母线电压升高;制动单元采样母线电压,当直流电压到达制动单元设置的导通值时,制动单元的功率开关管导通,电流流过制动电阻;制动电阻将电能转换为热能,电动机的转速降低,直流母线电压也降低;当母线电压降至制动单元设定的关断值时,制动单元的开关功率管截止,制动电阻无电流流过。

制动单元与变频器之间,以及制动单元与制动电阻之间的配线距离要尽可能短(线长在2m以下),导线截面要满足制动电阻泄放电流的要求。制动单元在工作时,制动电阻将大量发热,应使制动电阻有良好的散热条件,连接制动电阻的导线要使用耐热导线,导线勿触及制动电阻器。制动电阻应使用绝缘挡片固定牢固,安装位置要确保良好散热,制动电阻器柜内安装时应将制动电阻安装在变频柜的顶部。

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