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在变频调速系统中,降速的基本方法就是通过逐步降低给定频率来实现。当拖动系统的惯性较大,电机的转速的下降将跟不上电机同步转速的下降,即电机的实际速度比其同步速度高,此时电机转子绕组切割旋转磁场磁力线的方向和电机恒速运行时正好相反,转子绕组的感应电动势和电流的方向也都相反,所产生的电磁转矩也就和电机旋转方向相反,电动机将出现负转矩,此时的电动机实际为发电机,系统处于再生制动状态,将拖动系统的动能回馈到变频器直流母线上,使直流母线电压不断上升,甚至达到危险的地步(变频器损坏等)。

一、制动单元概述

制动单元,全称为“变频器专用型能耗制动单元”,或者是“变频器专用型能量回馈单元”,主要用于控制机械负载比较重的、制动速度要求非常快的场合,将电机所产生的再生电能通过制动电阻消耗掉,或者是将再生电能反馈回电源。

二、制动单元的作用

当电动机快速停车时,电动机会反馈能量给变频器,造成直流母线电压升高甚至损坏igbt,因此需要用制动单元消耗这部分能量以保护变频器。

三、变频器的制动方式

1.动力制动。

指利用设置在直流回路中的制动电阻吸收电动机的再生能量的方式。

2.回馈制动。

主要针对电流型变频器或整流部份装有逆变器的电压型变频器,将电动机的再生能量反馈回交流电网。

3.共用直流母线的多逆变器传动。

电动机a的再生能量反馈到公共的直流母线上,再通过电动机b消耗其再生能量。共用直流母线的多逆变器传动可分为共用直流均衡母线和共用直流回路母线两种方式。共用直流均衡母线方式是利用连接模块连到直流回路母线上。连接模块中包括电抗器、熔断器和接触器,它必须根据具体情况单独设计。每台变频器具有相对的独立性,按需要可接入或切离直流母线。 共用直流回路母线方式是仅将逆变器部份连接到一个公共的直流母线上。

4.直流制动。

变频器向电动机的定子通直流电时,异步电动机便处于能耗制动制动状态。这种情况下,变频器的输出频率为零,电动机的定子磁场不再旋转,转动的转子切割这个静止磁场而产生制动转矩。旋转系统存储的动能转换成电能消耗于电动机的转子回路

四、制动电阻的作用

电动机在工作频率下降过程中,将处于再生制动状态,拖动系统的动能要反馈到直流电路中,使直流电压ud不断上升,甚至可能达到危险的地步。因此,必须将再生到直流电路的能量消耗掉,使ud保持在允许范围内。制动电阻就是用来消耗这部分能量的。

每个变频器都有制动单元(小功率是制动电阻,大功率是大功率晶体管gtr及其驱动电路),小功率的是内置的,大功率的是外置的。

五、制动单元与制动电阻的制动流程

1、当电动机在外力的作用下减速时,电机以发电状态运行,产生再生能量。其产生的三相交流电动势被变频器逆变部分的六个续流二极管组成的三相全控桥整流,使变频器内直流母线电压持续升高。

2、当直流电压达到某一电压(制动单元的开启电压)时,制动单元功率开关管开通,电流流过制动电

3、制动电阻释放热量,吸收再生能量,电机转速下降,变频器直流母线电压降低

4、当直流母线电压降到某一电压(制动单元停止电压)时,制动单元的功率管关断。此时没有制动电流流过电阻,制动电阻在自然散热,降低自身温度。

5、当直流母线的电压重新升高使制动单元动作时,制动单元将重复以上过程,平衡母线电压,使系统正常运行。

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