變頻器的制動方式變頻器變頻器，制動，能耗資訊,說明書，維修工控商務(wù)網(wǎng)為您提供最專業(yè)的變頻器資訊、報價、說明書、維修、使用常識2008-10-23來源：Internet瀏覽：146 一、能耗制動 1、制動概況 從高速到低速（零速）-這時電氣的頻率變化很快，但電動機(jī)的轉(zhuǎn)子帶著負(fù)載（生產(chǎn)機(jī)械）有較大的機(jī)械慣性，不可能很快的停止，這樣就產(chǎn)生反電勢EU（端電壓）電動機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，其產(chǎn)生反向電壓轉(zhuǎn)矩與原電動狀態(tài)轉(zhuǎn)矩相反，而使電動機(jī)具有較強(qiáng)的制動力矩，迫使轉(zhuǎn)子較快停下來,但由于通常變頻器是交直-交主電力,AC/DC整流電路是不可逆的,因此無法回饋到電網(wǎng)上去，結(jié)果造成主電路電容器二端電壓升高，稱泵升電壓，當(dāng)超過設(shè)定上限值電壓700V時，制動回路導(dǎo)通，這就是制動單元的工作過程，制動電阻流過電源，從而將動能變熱能消耗,電壓隨之下降，待到設(shè)定下限值(680V)時即斷.這種制動方法屬不可控，制動力矩有波動，制動時間是可人為設(shè)定的. 2、技術(shù)性能 制動方式 自動電壓跟蹤方式 反映時間 1ms以下有多種噪聲 電網(wǎng)電壓 300-460V，45-66Hz 動作電壓 700V直流，誤差2V 滯環(huán)電壓 20V 制動力巨 通常130% ,最大150% 保護(hù) 過熱，過電流，短路 濾波器 有噪聲濾波器 防護(hù)等級 IPOO 3、制動電阻計(jì)算方法: 制動力矩 制動電阻 92% R=780/電動機(jī)KW 100% R=700/電動機(jī)KW 110% R=650/電動機(jī)KW 120% R=600/電動機(jī)KW 注：電阻值越小，制動力矩越大，流過制動單元的電流越大;不可以使制動單元的工作電流大于其允許最大電流，否則要損壞器件;制動時間可人為選擇;小容量變頻器(7.5KW)一般是內(nèi)接制動單元和制動電阻的;當(dāng)在快速制動出現(xiàn)過電壓時,說明電阻值過大來不及放電，應(yīng)減少電阻值.4、電阻功率計(jì)算方法: 制動性質(zhì) 電阻功率 一般負(fù)荷 W(Kw)=電阻KW10 頻繁制動（1分鐘5次以上） W(Kw)=電阻KW15 長時間制動（每次4分鐘以上） W(Kw)=電阻KW20 5、制動電路: 對低壓變頻器來說其主電路模式幾乎是統(tǒng)一的電壓型，交-直-交電路，它由三相橋式整流，即AC/DC，濾波電路的電容器C1及C2，制動電路由晶體管T及電阻R8和二級管Z組成的主控電路，三相式逆變IGBT組成為DC/AC， 6、驅(qū)動電路介紹 A大功率T：可用GTR或IGBT均可，其主要參數(shù)選擇如下 擊穿電壓UCEO=1000V即可 集電極最大電流:按正常電壓下，流經(jīng)RB的電流二倍，即ICM2UD/R 其它參數(shù)如放大倍數(shù)，開關(guān)時間等軍無嚴(yán)格要求. B驅(qū)動電路可用集成電路組成亦為可用分立元件組成圖1，圖中VD5-VD8上的電壓將為GTR提供反向偏置，工作過程是，當(dāng)光藕VL得到信號而導(dǎo)通時，則V1導(dǎo)通且飽和，V2隨即導(dǎo)通V3截止，使GTR導(dǎo)通，既有制動電阻流經(jīng)RB，當(dāng)VL失去信號而截止時，V1截止，隨即V2截止，V3導(dǎo)通，GTR因反向偏而截止，這樣多次反復(fù)將動能變電能，消耗在制動電阻RB上，以發(fā)熱方式損耗. C、工作信號的取出: 一般均取直流電壓作信號圖2。當(dāng)UD超過限值（如700V）時，比較器的輸出為“+”，則光藕VL輸出信號電流，再推動驅(qū)動電路,實(shí)現(xiàn)能耗制動工作狀態(tài)，當(dāng)如UD如608V)下限值時,比較器的輸出為“一”，則光藕VL輸出無電流，這時驅(qū)動電路不工作，處于不制動工作狀態(tài) D 、保護(hù)電路-電阻RB的標(biāo)稱功率比實(shí)際消耗的電功率小得多，因此電阻若通過電時間過長，必導(dǎo)致過熱損壞，所以要有熱保護(hù)，其方法有用熱繼電器，熱敏電阻，溫度開關(guān)等. 7 、主要應(yīng)用場合 能耗制動的不足，是在制動過程中，隨著電動機(jī)轉(zhuǎn)速的下降，拖動系統(tǒng)動能也在減少，于是電動機(jī)的再生能力和制動轉(zhuǎn)矩也在減少，所以在慣性較大的拖動系統(tǒng)中，常會出現(xiàn)在低速時停不住，而產(chǎn)生“爬行”現(xiàn)象，從而影響停車時間的延長或停位的準(zhǔn)確性.僅適用一般負(fù)載的停車，但有較大能量損耗，停位不準(zhǔn)確，然而電路簡單，價格較低. 二、能耗制動的工作方式 能耗制動采用的方法是在變頻器直流側(cè)加放電電阻單元組件，將再生電能消耗在功率電阻上來實(shí)現(xiàn)制動。這是一種處理再生能量的最直接的辦法，它是將再生能量通過專門的能耗制動電路消耗在電阻上，轉(zhuǎn)化為熱能，因此又被稱為“電阻制動”，它包括制動單元和制動電阻二部分。 1. 制動單元 制動單元的功能是當(dāng)直流回路的電壓Ud超過規(guī)定的限值時（如660V或710V），接通耗能電路，使直流回路通過制動電阻后以熱能方式釋放能量。制動單元可分內(nèi)置式和外置式二種，前者是適用于小功率的通用變頻器，后者則是適用于大功率變頻器或是對制動有特殊要求的工況中。從原理上講，二者并無區(qū)別，都是作為接通制動電阻的“開關(guān)”，它包括功率管、電壓采樣比較電路和驅(qū)動電路。 2. 制動電阻 制動電阻是用于將電機(jī)的再生能量以熱能方式消耗的載體，它包括電阻阻值和功率容量兩個重要的參數(shù)。通常在工程上選用較多的是波紋電阻和鋁合金電阻兩種：前者采用表面立式波紋有利于散熱減低寄生電感量，并選用高阻燃無機(jī)涂層，有效保護(hù)電阻絲不被老化，延長使用壽命；后者電阻器耐氣候性、耐震動性，優(yōu)于傳統(tǒng)瓷骨架電阻器，廣泛應(yīng)用于高要求惡劣工控環(huán)境使用，易緊密安裝、易附加散熱器，外型美觀。 3. 制動過程 能耗制動的過程如下：A、當(dāng)電機(jī)在外力作用下減速、反轉(zhuǎn)時（包括被拖動），電機(jī)即以發(fā)電狀態(tài)運(yùn)行，能量反饋回直流回路，使母線電壓升高；B、當(dāng)直流電壓到達(dá)制動單元開的狀態(tài)時，制動單元的功率管導(dǎo)通，電流流過制動電阻；C、制動電阻消耗電能為熱能，電機(jī)的轉(zhuǎn)速降低，母線電壓也降低；D、母線電壓降至制動單元要關(guān)斷的值，制動單元的功率管截止，制動電阻無電流流過；E、采樣母線電壓值，制動單元重復(fù)ON/OFF過程，平衡母線電壓，使系統(tǒng)正常運(yùn)行。 4. 安裝要求 制動單元與變頻器之間，以及制動單元與電阻之間的配線距離要盡可能短（線長在2m以下），導(dǎo)線要足夠粗； 制動單元在工作時，電阻將大量發(fā)熱，應(yīng)此要充分注意散熱，并使用耐熱導(dǎo)線，導(dǎo)線請勿觸及電阻器； 放電功率電阻應(yīng)使用絕緣擋片固定牢固，安裝位置要確保良好散熱，建議電阻器安裝在電控柜頂部。 5. 制動單元與制動電阻的選配 A、首先估算出制動轉(zhuǎn)矩 一般情況下，在進(jìn)行電機(jī)制動時，電機(jī)內(nèi)部存在一定的損耗，約為額定轉(zhuǎn)矩的18%-22%左右，因此計(jì)算出的結(jié)果在小于此范圍的話就無需接制動裝置； B、接著計(jì)算制動電阻的阻值 在制動單元工作過程中，直流母線的電壓的升降取決于常數(shù)RC，R即為制動電阻的阻值，C為變頻器內(nèi)部電解電容的容量。這里制動 單元動作電壓值一般為710V。 C、然后進(jìn)行制動單元的選擇 在進(jìn)行制動單元的選擇時，制動單元的工作最大電流是選擇的唯一依據(jù)，其計(jì)算公式如下： D、最后計(jì)算制動電阻的標(biāo)稱功率 由于制動電阻為短時工作制，因此根據(jù)電阻的特性和技術(shù)指標(biāo)，我們知道電阻的標(biāo)稱功率將小于通電時的消耗功率，一般可用下式求得： 制動電阻標(biāo)稱功率 = 制動電阻降額系數(shù) X 制動期間平均消耗功率 X 制動使用率% 6. 制動特點(diǎn) 能耗制動（電阻制動）的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡單，缺點(diǎn)是運(yùn)行效率降低，特別是在頻繁制動時將要消耗大量的能量，且制動電阻的容量將增大。 三、共用直流母線方式的回饋制動 對于頻繁啟動、制動，或是四象限運(yùn)行的電機(jī)而言，如何處理制動過程不僅影響系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)，而且還有經(jīng)濟(jì)效益的問題。于是，回饋制動成為人們討論的焦點(diǎn)，然而在目前大部分的通用變頻器還不能通過單獨(dú)的一臺變頻器來實(shí)現(xiàn)再生能量的情況下，如何用最簡單的辦法來實(shí)現(xiàn)回饋制動呢？ 為解決以上問題，這里介紹了一種共用直流母線方式的再生能量回饋系統(tǒng)，通過這種方式，它可以將制動產(chǎn)生的再生能量進(jìn)行充分利用，從而起到既節(jié)約電能又處理再生電能的功效。 1. 工作原理 我們知道通常意義上的異步電機(jī)多傳動包括整流橋、直流母線供電回路、若干個逆變器，其中電機(jī)需要的能量是以直流方式通過PWM逆變器輸出。在多傳動方式下，制動時感生能量就反饋到直流回路。通過直流回路，這部分反饋能量就可以消耗在其他處在電動狀態(tài)的電機(jī)上，制動要求特別高時，只需要在共用母線上并上一個共用制動單元即可。 在實(shí)際的應(yīng)用中，多傳動的系統(tǒng)造價高、品牌少，也往往使用在鋼鐵、造紙等高端市場。以此參照到眾多的制動小系統(tǒng)應(yīng)用，也不失為一種效率好、節(jié)能高的制動方式。 處于電動狀態(tài)的電機(jī)M1上的變頻器VF1端，而VF2則通過共用直流母線方式與VF1的母線相連。在此種方式下，VF2僅做為逆變器在使用，M2處于電動時，所需能量由交流電網(wǎng)通過VF1的整流橋獲得；M2處于發(fā)電時，反饋能量通過直流母線由M2的電動狀態(tài)消耗。 2. 應(yīng)用范圍 共用直流母線的制動方式可典型應(yīng)用于造紙機(jī)械、印刷機(jī)械、離心分離機(jī)以及系統(tǒng)驅(qū)動等。在這些應(yīng)用中，有一個共同的特點(diǎn)：即處于發(fā)電狀態(tài)的M2的容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于處于電動狀態(tài)的M1的容量，而且當(dāng)M1的電動狀態(tài)停止時（即變頻器VF1待機(jī)），M2的發(fā)電狀態(tài)隨即轉(zhuǎn)為電動狀態(tài)。這樣，直流母線電壓就不會快速升高，系統(tǒng)始終處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)。 這里以離心機(jī)為例進(jìn)行應(yīng)用說明。過濾式螺旋卸料離心機(jī)，在全速下連續(xù)進(jìn)料、連續(xù)卸料，自動完成進(jìn)料、分離、洗滌、卸料等工序。離心機(jī)的核心是過濾型轉(zhuǎn)鼓，利用主機(jī)和副機(jī)的差轉(zhuǎn)速來控制卸料速度，并實(shí)現(xiàn)無人安全操作。在處理過程中，主機(jī)始終處于電動狀態(tài)，而副機(jī)則由于轉(zhuǎn)速差的作用，基本上處于發(fā)電狀態(tài)。主機(jī)和副機(jī)功率通常為22KW和5.5KW、30KW和7.5KW、45KW和11KW等4:1匹配，符合本節(jié)闡述的工作方式。為考慮到副機(jī)供電也是由主機(jī)變頻器的整流橋提供，因此必須考慮到VF1的整流橋的額定電流（不同的變頻器廠商其整流橋規(guī)格不一樣），以此來決定VF1的選型。VF2的選型必須考慮到能夠屏蔽輸入缺相功能的變頻器。應(yīng)用本制動方式后，離心機(jī)不僅效率提高，而且節(jié)能效果好、運(yùn)行平穩(wěn)、維護(hù)簡單。 3. 制動特點(diǎn) 采用共用直流母線的制動方式，具有以下顯著的特點(diǎn)： a. 共用直流母線和共用制動單元，可以大大減少整流器和制動單元的重復(fù)配置，結(jié)構(gòu)簡單合理，經(jīng)濟(jì)可靠。 b. 共用直流母線的中間直流電壓恒定，電容并聯(lián)儲能容量大； c. 各電動機(jī)工作在不同狀態(tài)下，能量回饋互補(bǔ)，優(yōu)化了系統(tǒng)的動態(tài)特性； d. 提高系統(tǒng)功率因數(shù)，降低電網(wǎng)諧波電流，提高系統(tǒng)用電效率。 在生產(chǎn)工況中，我們往往又會碰到另外一個問題：如何真正實(shí)現(xiàn)從電機(jī)到直流母線、再從直流母線到交流電網(wǎng)的能量回饋呢？由于通用變頻器一般采用不可控整流橋，因此必須采取其他的控制方式來實(shí)現(xiàn)。 四、其他制動方式 1. 工作原理 要實(shí)現(xiàn)直流回路與電源間的雙向能量傳遞，一種最有效的辦法就是采用有源逆變技術(shù)：即將再生電能逆變?yōu)榕c電網(wǎng)同頻率同相位的交流電回送電網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)制動。圖四所示為回饋電網(wǎng)制動原理圖，它采用了電流追蹤型PWM整流器，這樣就容易實(shí)現(xiàn)功率的雙向流動，且具有很快的動態(tài)響應(yīng)速度。同時，這樣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使得我們能夠完全控制交流側(cè)和直流側(cè)之間的無功和有功的交換。 2. 制動特點(diǎn) a.廣泛應(yīng)用于PWM交流傳動的能量回饋制動場合，節(jié)能運(yùn)行效率高； b.不產(chǎn)生任何異常的高次諧波電流成分，綠色環(huán)保； c.功率因數(shù)1； d.多電機(jī)傳動系統(tǒng)中，每一單機(jī)的再生能量可以得到充分利用； e.節(jié)省投資，易于控制網(wǎng)側(cè)諧波和無功分