变频器能耗制动斩波控制原理
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- 发布时间:2022-10-25
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变频器能耗制动斩波控制原理
能耗制动是一种利用电阻将电机送回的电能转化为热能消耗掉的制动方式,制动电阻接在DC电路上,能量流动路径为:机械设备的机械能——电机产生的电能——逆变器的DC电路——制动电阻——热能。能耗制动电路的设计涉及制动电阻的阻值和功率、制动单元的功率、控制方式等,制动电阻的功率和制动单元的功率主要与制动电路本身的规格有关。制动电阻值一方面受制动能力的限制,另一方面与流经逆变器的瞬时电流有关。因此,它是一个需要精心设计的重要参数,而制动单元的控制方式关系到能否有效控制制动过程。
逆变器在电动运行时,DC电压接近交流的峰值,约为540V V,制动运行时,DC电压应高于交流的峰值,例如应在620V左右,这样才能使整流二极管持续关断,不再有电网能量注入逆变器。但DC电压不应超过IGBT的耐压水平,并留有一定的裕量,即应低于过电压保护时的电压值。例如,当DC过压保护值为780V时,制动时的DC电压上限可为720V V左右,在再生制动时,反馈到DC电路的电能在电容器中积累,导致电容器端电压上升。再生功率越高,电压上升越快,即上升斜率越大。当DC电压在制动操作期间上升到电压上限时,制动单元的控制电路接通制动斩波器,并且电阻器并联连接到DC电路。
能耗制动电阻消耗的能量来自DC电路,应该不小于制动所需的再生发电能量。因此,当制动单元开启时,流经电阻的电流一部分来自逆变器,另一部分来自电容中电能的释放。电容器中电能的释放将导致DC电压的降低。再生功率越低,再生功率与电阻消耗的功率之差越大,DC电压下降越快,即下降斜率越大。当DC电压在制动操作期间下降到电压下限时,制动单元的控制电路关闭斩波装置,并且电阻器从DC电路切断。
这样,通断交替使得DC电压交替上升和下降,构成了斩波能耗制动控制模式。在斩波能耗制动控制时,DC电压在固定范围内变化,因此存储在电容中的电能在一定范围内波动,平均值保持不变,从而保证电阻上消耗的平均功率恰好等于逆变器送回的再生功率。至于再生功率本身的控制,与频率和电机磁链有关,受逆变器工作状态控制。换句话说,能耗制动时,逆变器控制部分通过逆变器控制制动功率,而制动单元负责消耗制动电阻上所有送回DC电路的电能。制动单元的运行仅取决于DC电压,这就是制动单元可以变频器安装的原因。