在變頻調速系統中,電機的降速和停機是通過(guò)逐漸減小頻率來(lái)實(shí)現的,在頻率減小的瞬間,電機的同步轉速隨之下降,而由于機械慣性的原因,電機的轉子轉速未變。當同步轉速小于轉子轉速時(shí),轉子電流的相位幾乎改變了180度,電機從電動(dòng)狀態(tài)變?yōu)榘l(fā)電狀態(tài);與此同時(shí),電機軸上的轉矩變成了制動(dòng)轉矩,使電機的轉速迅速下降,電機處于再生制動(dòng)狀態(tài)。電機再生的電能經(jīng)續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(wú)法通過(guò)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(guò)高的直流電壓將使各部分器件受到損害。
因此,對于負載處于發(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).
1、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加放電電阻單元組件,將再生電能消耗在功率電阻上來(lái)實(shí)現制動(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(guò)專(zhuān)門(mén)的能耗制動(dòng)電路消耗在電阻上,轉化為熱能,因此又被稱(chēng)為“電阻制動(dòng)”,它包括制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻二部分。
2、制動(dòng)單元
制動(dòng)單元的功能是當直流回路的電壓Ud超過(guò)規定的限值時(shí)(如660V或710V),接通耗能電路,使直流回路通過(guò)制動(dòng)電阻后以熱能方式釋放能量。制動(dòng)單元可分內置式和外置式二種,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(dòng)有特殊要求的工況中。從原理上講,二者并無(wú)區別,都是作為接通制動(dòng)電阻的“開(kāi)關(guān)”,它包括功率管、電壓采樣比較電路和驅動(dòng)電路。
3、制動(dòng)電阻
制動(dòng)電阻是用于將電機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?jì)蓚(gè)重要的參數。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(wú)機涂層,有效保護電阻絲不被老化,延長(cháng)使用壽命;后者電阻器耐氣候性、耐震動(dòng)性,優(yōu)于傳統瓷骨架電阻器,廣泛應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(guān)。
4、制動(dòng)過(guò)程
能耗制動(dòng)的過(guò)程如下:A、當電機在外力作用下減速、反轉時(shí)(包括被拖動(dòng)),電機即以發(fā)電狀態(tài)運行,能量反饋回直流回路,使母線(xiàn)電壓升高;B、當直流電壓到達制動(dòng)單元開(kāi)的狀態(tài)時(shí),制動(dòng)單元的功率管導通,電流流過(guò)制動(dòng)電阻;C、制動(dòng)電阻消耗電能為熱能,電機的轉速降低,母線(xiàn)電壓也降低;D、母線(xiàn)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(wú)電流流過(guò);E、采樣母線(xiàn)電壓值,制動(dòng)單元重復ON/OFF過(guò)程,平衡母線(xiàn)電壓,使系統正常運行。
|