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变频器的制动原理及注意事项

变频器的制动原理及注意事项

作者:
2019/05/14 14:15

  变频器制动单元供应商提醒您:在电网——变频器——电机——负载构成的驱动系统中,能量是可以双向传递的。当电机处于电动机工作模式时,电能从电网经由变频器传递到电机,转化为机械能驱动负载,负载因此具有动能或势能;当负载释放这些能量以求改变运动状态时,电机反被负载带动,进入发电机工作模式,将机械能转化为电能反馈给前级变频器。这些反馈能量被称为再生制动能量,可以通过变频器反馈回电网,或者消耗在变频器直流母线上的制动电阻中(能耗制动)。

 

  一:产生制动能量的场合

 

  1、起重设备的重物下放过程

  2、大惯性负载的快速减速过程

  3、游梁式抽油机的驴头下放过程

 

  (1)关于变频器的“制动”和“停车”的区别:

  首先,停车分为两种形式。一种形式叫“自由停车”。顾名思义,就是迅速给电机“断电”,让电机靠自己的惯性力滑行停车(OFF2停车);另一种形式叫“制动停车”。那么这个“制动停车”,法子可就多了。比如,OFF1停车,就是按照一定的斜坡减速度制动停车,或者OFF3“紧急制动”停车(按照电机的极限制动能力停车)。

 

  第二,制动停车手段有:直流制动(就是给电通入一定的直流电);动力制动(用电阻耗能);混合制动(直流制动+动力制动);回馈制动(将发电电流注入电网);抱闸机械制动。

 

  (2)变频器制动的问题

  电机停车时要满足在一定的时间内,是靠变频器自己制动的,是不是靠IGBT反并联的二级管把电机发的电整流到直流母线,也就是说只有电机发的电整流后大于直流母线上的电压,才能传到直流侧,而这时制动电阻消耗掉直流侧的电压,使电机回馈到直流侧的电压大雨母线上的,才使电气制动完成。

 

  如果说制动电阻断了,是不是只有电机整流的电压大于母线上电压(220V*2.34=515V)才能回馈,电机额定转速不考虑损耗发电产生的峰值电压为380V*1.414=537V,制动时速度较低,电机发电产生的峰值电压要小于515V,是不是不能回馈制动了?

 

  制动应该分为能耗制动和回馈制动。动力制动属于能耗制动的一种。制动单元+制动电阻的方法也属于能耗制动。把制动能量回馈到电网的方式属于回馈制动,是最环保和节能的。

 

  不管是制动单元+制动电阻,还是回馈制动,都是检测到直流母线电压过高的时候开始工作的。这个时候电机工作在发电状态,使直流母线电压升高,如果使用制动单元+制动电阻,当直流母线电压升高到一个阀值(由制动单元决定,一般为整流电压的1.7倍以上,一般可以有一个低阀值和高阀值的简单调节)时,制动单元的IGBT导通,接入制动电阻,是能量消耗到制动电阻上。而回馈制动有的使用一组可控硅作为回馈桥,有的是可控硅回馈桥+自耦变压器的方式,最好的是现在使用IGBT回馈桥的方式,这样在回馈过程中当电网进线电压出现瞬时的波动时,不会出现逆变颠覆,烧坏熔断器。

 

  二、制动单元及制动电阻的选型

 

  1、针对不同电压等级、不同容量的变频器(尤其是已经内置制动单元的),制动电阻的总阻值不应小于制动单元的允许值。

  2、根据常用的变频器容量范围,选购一两种阻值,功率的制动电组。

  3、根据系统的转动惯量、机械系统的承受能力和为达到制动停止的斜率要求考虑能耗功率(也是制动电组瞬间的最大功率)。

  3.1系统的转动惯量:如果不是被拖动,含有传动比i的各级转动惯量可以使用SolidWorks大致做出来(因为机械系统也是自己设计,设计完后已经知道电机轴上的总转动惯量)。则电机轴总惯量=电机转子惯量(电机手册上有)+((负载处惯量/i2)+传动惯量)/i1。

  4、根据 制动功率=K*能耗功率。可以通过串、并联的方法同时满足阻值和耗散功率的要求。例如:380V,22kW变频器,制动电组要求27Ω 那么可用并联两个56Ω=28欧 达到瞬时26KW的要求。