能耗制动的制动过程及优点
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- 发布时间:2022-11-04
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能耗制动的制动过程及优点
能耗制动是伺服电机在制动过程中将机械能转化为电能的过程。电能通过逆变电路反馈到DC母线,会导致DC母线电压升高。当电压上升到允许的阈值以上时,驱动器的内部器件将被损坏。此时,制动过程中伺服电机反馈的能量被制动电阻消耗。能耗制动优势是制动力矩平稳,随时可调。反馈能量通过电阻消耗,不会影响硬件。
能耗制动过程可分为四个阶段:1、电流减小阶段。因为给定速度突然变为0,电流从正方向变为0,时间很短。电流降至0的时间与电机的电感有关。2、电流反转阶段。速度偏差值为负,控制器给负电流环输入,电流反馈输入为0。此时在电源电压和电机反电动势的作用下,迅速反转到给定值。环路以设定的反向扭矩制动。在电流减小和电流相反的阶段,电流的变化率很大。3、回馈发电制动阶段。当上体电流达到给定电流时,电机端口电压和电枢电流达到平衡,电机进入稳定制动阶段。在制动力矩的作用下,电机转速降低,反电动势减小。电流控制器的输出电压相应降低,矢量方程平衡。此时交轴电流保持反向制动电流,电源相当于一个三相恒流源。处于发电状态。4、在能耗制动阶段,当电机减速到接近0时,速度控制器的输出下降,反电动势很小。电流调节器输出反向电压,逆变器输出反向电压,与电机端口叠加,共同产生电机制动电流。当转速降至0时,由于超调,仍有输出。电机制动电流反向制动,反复实现电流平衡负载。在这个过程中,电机将减速过程中的机械能转化为电能,由于整流电路的单向导通性,电能无法回馈到电网中。通过泵电容器存储。当达到设定值时,开关断开,能量释放并消耗在制动电阻上。
能耗制动的优点:由于制动单元的工作状态是短期的,即通电时间很短,通电时间内制动单元的温升远不稳定;但每次通电后的间歇时间较长,在间歇时间内,其温度足以下降到与环境温度相同,因此制动电阻的额定功率会大大降低,价格也会下降。此外,由于只有一个IGBT,且制动时间为ms,所以对功率管开通和关断的瞬态性能指标要求较低,甚至要求关断时间尽可能短,以降低关断脉冲电压,保护功率管。控制机制相对简单且易于实现。由于上述优点,能耗制动被广泛应用于具有潜在负载的场合,如起重机和需要快速制动的短期工作系统。