在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，電機(jī)的降速和停機(jī)是通過逐漸減小頻率來實(shí)現(xiàn)的，在頻率減小的瞬間，電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速隨之下降，而由于機(jī)械慣性的原因，電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速未變。當(dāng)同步轉(zhuǎn)速小于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)子電流的相位幾乎改變了 180 度，電機(jī)從電動(dòng)狀態(tài)變?yōu)榘l(fā)電狀態(tài)；與此同時(shí)，電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩變成了制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)的轉(zhuǎn)速迅速下降，電機(jī)處于再生制動(dòng)狀態(tài)。電機(jī)再生的電能經(jīng)續(xù)流二極管全波整流后反饋到直流電路。

 

由于直流電路的電能無法通過整流橋回饋到電網(wǎng)，僅靠變頻器本身的電容吸收，雖然其他部分能消耗電能，但電容仍有短時(shí)間的電荷堆積，形成“泵升電壓”，使直流電壓升高。過高的直流電壓將使各部分器件受到損害。

 

因此，對(duì)于負(fù)載處于發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)中必須采取必需的措施處理這部分再生能量。處理再生能量的方法： 能耗制動(dòng)和回饋制動(dòng).

 

能耗制動(dòng)的工作方式

能耗制動(dòng)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(dòng)。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(dòng)電路消耗在電阻上，轉(zhuǎn)化為熱能，因此又被稱為“電阻制動(dòng)”，它包括制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻二部分。

 

制動(dòng)單元

制動(dòng)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(shí)（如660V 或 710V），接通耗能電路，使直流回路通過制動(dòng)電阻后以熱能方式釋放能量。制動(dòng)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(duì)制動(dòng)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(dòng)電阻的“開關(guān)”，它包括功率管、電壓采樣比較電路和驅(qū)動(dòng)電路。

 

制動(dòng)電阻

制動(dòng)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(gè)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(dòng)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。

 

制動(dòng)過程

能耗制動(dòng)的過程如下：A、當(dāng)電機(jī)在外力作用下減速、反轉(zhuǎn)時(shí)（包括被拖動(dòng)），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(dòng)單元開的狀態(tài)時(shí)，制動(dòng)單元的功率管導(dǎo)通，

 

電流流過制動(dòng)電阻；C、制動(dòng)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(dòng)單元要關(guān)斷的值，制動(dòng)單元的功率管截止，制動(dòng)電阻無電流流過；E、采樣母線電壓值，制動(dòng)單元重復(fù) ON/OFF 過程，平衡母線電壓，使系統(tǒng)正常運(yùn)行。

 

制動(dòng)單元與制動(dòng)電阻的選配

 

A、首先估算出制動(dòng)轉(zhuǎn)矩=（(電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量+電機(jī)負(fù)載測折算到電機(jī)測的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）*（制動(dòng)前速度-制動(dòng)后速度））/375*減速時(shí)間-負(fù)載轉(zhuǎn)矩

 

一般情況下，在進(jìn)行電機(jī)制動(dòng)時(shí)，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(dòng)裝置；

 

B、接著計(jì)算制動(dòng)電阻的阻值=制動(dòng)元件動(dòng)作電壓值的平方/（0.1047*(制動(dòng)轉(zhuǎn)矩-20%電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩）*制動(dòng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速）

 

在制動(dòng)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(dòng)電阻的阻值，C 為變頻器內(nèi)部電解電容的容量。這里制動(dòng) 單元?jiǎng)幼麟妷褐狄话銥?710V。

 

C、然后進(jìn)行制動(dòng)單元的選擇

 

在進(jìn)行制動(dòng)單元的選擇時(shí)，制動(dòng)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：

 

制動(dòng)電流瞬間值=制動(dòng)單元直流母線電壓值/制動(dòng)電阻值

 

D、最后計(jì)算制動(dòng)電阻的標(biāo)稱功率

 

由于制動(dòng)電阻為短時(shí)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(shí)的消耗功率，一般可用下式求得：

 

制動(dòng)電阻標(biāo)稱功率 = 制動(dòng)電阻降額系數(shù) X 制動(dòng)期間平均消耗功率 X 制動(dòng)使用率%

 

制動(dòng)特點(diǎn)

能耗制動(dòng)（電阻制動(dòng)）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(dòng)時(shí)將要消耗大量的能量，且制動(dòng)電阻的容量將增大。

 

MM440 一起使用的制動(dòng)電阻如何起到其作用

使用制動(dòng)電阻時(shí)應(yīng)注意：制動(dòng)周期在 P1237 中選擇，同時(shí)應(yīng)將 P1240 設(shè)置為 0 用以禁止直流電壓控制器。切記！不然，制動(dòng)單元是不工作的，所以制動(dòng)電阻也不發(fā)熱！

 

使用直流母線電壓調(diào)節(jié)器可以起到限制直流母線電壓升高的效果，但是它是以犧牲制動(dòng)轉(zhuǎn)矩而實(shí)現(xiàn)的，所以要慎用。

 

制動(dòng)電阻的的制動(dòng)周期主要是斬波器的接通時(shí)間和制動(dòng)電阻的冷卻時(shí)間的比，選擇什么樣的周期并不是特別重要，最重要的是根據(jù)你的負(fù)載需要，是重載還是清載，制動(dòng)時(shí)間的長來選擇。

 

值得注意的是制動(dòng)電阻的功率選擇不是越大越好，一定要小于 2.4 倍的變頻器的額定功率，另要考慮續(xù)流二極管的帶載能力。

 

制動(dòng)電阻的阻值要不能太小，否則會(huì)燒毀變頻器，在使用大全內(nèi)說明了允許的最小阻值

 

制動(dòng)周期，其實(shí)就是電子開關(guān)的通斷比。他的通斷比是固定的（當(dāng)你設(shè)置這個(gè)參數(shù)以后），但是實(shí)際制動(dòng)時(shí)間長短，不是固定的，是隨著電機(jī)制動(dòng)工況變化的。

 

也許 1S 完成制動(dòng)，也許 10S 完成制動(dòng)。這要看你的制動(dòng)電流對(duì)直流母線充電的積累與制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻放電的能力情況，決定制動(dòng)單元的制動(dòng)過程。

 

制動(dòng)周期的參數(shù)設(shè)置不是主要，主要的是選擇制動(dòng)電流能夠滿足制動(dòng)要求且保證在制動(dòng)過程中的直流母線電壓保持相對(duì)穩(wěn)定不會(huì)繼續(xù)升高。

 

換句話說，制動(dòng)的設(shè)計(jì)技巧是，通過對(duì)制動(dòng)電阻阻值的確定和功率的確定，保證制動(dòng)過程使變頻器直流母線電壓恒定，且電阻不因發(fā)熱快速老化。至于制動(dòng)周期的參數(shù)，設(shè)為 5%或者 100%，我認(rèn)為都是可以的。它只影響制動(dòng)的暫態(tài)過程，并不能左右最終的制動(dòng)結(jié)果。