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制动电阻在变频器中的作用有哪些?

来源:厚德精密电子 发布日期:2021-04-28 15:21 次浏览

  在变频调速系统中,电机的降速和停机是通过逐渐减小频率来实现的,在频率减小的瞬间,电机的同步转速随之下降,而由于机械惯性的原因,电机的转子(rotor)转速未变。由于直流电路的电能无法通过整流桥回馈到电网,仅靠变频器(Variable-frequency Drive)本身的电容吸收,虽然其他部分能消耗电能,但电容仍有短时间的电荷堆积,形成“泵升电压”,使直流电压升高。过高的直流电压将使各部分器件受到损害。

  因此,对于负载处于发电制动状态中必须采取必需的措施处理这部分再生能量。起重机电阻器在电路中通常起分压、分流的作用。对信号来说,交流与直流信号都可以通过电阻。处理再生能量的方法:能耗制动和回馈制动。

  一、能耗制动的工作方式

  能耗制动采用的方法是在变频器直流侧加放电电阻单元组件,将再生电能消耗在功率电阻上来实现制动。这是一种处理再生能量的直接的办法,它是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,因此又被称为“电阻制动”,它包括制动单元和制动电阻二部分。

  1、制动单元

制动电阻在变频器中的作用有哪些?

  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。电阻器阻值不能改变的称为固定电阻器。阻值可变的称为电位器或可变电阻器。制动单元可分内置式和外置式二种,前者是适用于小功率的通用变频器,后者则是适用于大功率变频器或是对制动有特殊要求的工况中。从原理上讲,二者并无区别,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(Al)合金电阻两种:前者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,增加使用周期;后者电阻器耐气候性、耐震动性,优于传统瓷骨架电阻器,广泛应用于高要求恶劣工控环境使用,易紧密安装、易附加散热器(降低设备运转时所产生的热量),外型美观。

  二、制动特点

  能耗制动(电阻制动)的优点是构造简单,缺点是运行效率(efficiency)降低,特别是在频繁制动时将要消耗大量的能量,且制动电阻的容量将增大。不锈钢电阻器元件的电阻值大小一般与温度,材料,长度,还有横截面积有关,衡量电阻受温度影响大小的物理量是温度系数,其定义为温度每升高1℃时电阻值发生变化的百分数。

  三、制动过程

  能耗制动的过程如下:1、当电机在外力作用下减速、反转时,电机即以发电状态运行,能量反馈(feedback)回直流回路,使母线电压升高;2、当直流电压到达制动单元开的状态时,制动单元的功率管导通,电流流过制动电阻;3、制动电阻消耗(consume)电能为热能,电机的转速降低,母线电压也降低;4、母线电压降至制动单元要关断的值,制动单元的功率管截止,制动电阻无电流流过;5、采样母线电压值,制动单元重复ON/OFF过程,平衡母线电压,使系统正常运行。

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