2022年变频器制动原理 .pdf

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1、变频器制动原理在变频调速系统中，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，电机的转子转速未变。当同步转速小于转子转速时，转子电流的相位几乎改变了180 度，电机从电动状态变为发电状态；与此同时，电机轴上的转矩变成了制动转矩，使电机的转速迅速下降，电机处于再生制动状态。电机再生的电能经续流二极管全波整流后反馈到直流电路。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

2、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。处理再生能量的方法：能耗制动和回馈制动 . 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最直接的办法，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。制动单元名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 5 页 - - - - - - - -

3、 - 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（如 660V 或 710V ），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，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。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

4、效保护电阻丝不被老化，延长使用寿命；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，外型美观。制动过程能耗制动的过程如下：能耗制动的过程如下：A、当电机在外力作用下减速、反转时（包括被拖动），电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；B、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；C、名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 5 页 - - - - - -

5、 - - - 制动电阻消耗电能为热能，电机的转速降低，母线电压也降低； D、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；E、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。制动单元与制动电阻的选配A、首先估算出制动转矩=（(电机转动惯量 +电机负载测折算到电机测的转动惯量）*（制动前速度 -制动后速度）/375* 减速时间 -负载转矩一般情况下， 在进行电机制动时， 电机内部存在一定的损耗，约为额定转矩的18%-22% 左右，因此计算出的结果在小于此范围的话就无需接制动装置；B、接着计算制动电阻的阻值=制动元件动作电压值的平方/（0

6、.1047*( 制动转矩 -20% 电机额定转矩） *制动前电机转速）在制动单元工作过程中，直流母线的电压的升降取决于常数RC，R 即为制动电阻的阻值，C 为变频器内部电解电容的容量。这里制动单元动作电压值一般为710V 。C、然后进行制动单元的选择在进行制动单元的选择时，制动单元的工作最大电流是选择的唯一依据，其计算公式如下：制动电流瞬间值 =制动单元直流母线电压值/制动电阻值名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - D

7、、最后计算制动电阻的标称功率由于制动电阻为短时工作制，因此根据电阻的特性和技术指标，我们知道电阻的标称功率将小于通电时的消耗功率，一般可用下式求得：制动电阻标称功率= 制动电阻降额系数X 制动期间平均消耗功率X 制动使用率 % 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。“ 那加刹车电阻时所消耗的能量是哪里来的？” 1、自由停车变频器没有了输出，电机绕组端开路，没有了电流，没有了旋转磁场，也没有了感生电势；2、如果不是自由停车，变频器就有输出，电机绕组端就有电压，有电流，有旋转磁场，就有感生电势，这时转子在负载

8、惯性运动下拖着发电，并被逆变桥整流成直流回馈到变频器直流部；3、这时，负载的惯性动能就转化为直流部的电能，使直流部电压升高，为了不出现直流部过压，必须用电阻短接直流电压放电，这个电阻就叫制动电阻；4、这时电动机处于发电制动状态，如果哪个制动电阻烧断，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - 直流部会过压保护，变频器停止输出，电机失去制动，如果是起重机就发生留钩！名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - -