变频器调速系统中制动电阻的作用

发布日期：2016-1-22 14:58:04

 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

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：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、 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。