變頻器中的制動電阻的作用有哪些
在變頻調(diào)速系統(tǒng)中,電機的降速和停機是通過逐漸減小頻率來實現(xiàn)的,在頻率減小的瞬間,電機的同步轉(zhuǎn)速隨之下降,而由于機械慣性的原因,電機的轉(zhuǎn)子(rotor)轉(zhuǎn)速未變。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(Variable-frequency Drive)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,對于負載處于發(fā)電制動狀態(tài)中必須采取必需的措施處理這部分再生能量。起重機電阻器在電路中通常起分壓、分流的作用。對信號來說,交流與直流信號都可以通過電阻。處理再生能量的方法:能耗制動和回饋制動。
一、能耗制動的工作方式
能耗制動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現(xiàn)制動。這是一種處理再生能量的直接的辦法,它是將再生能量通過專門的能耗制動電路消耗在電阻上,轉(zhuǎn)化為熱能,因此又被稱為“電阻制動”,它包括制動單元和制動電阻二部分。
1、制動單元
制動單元的功能是當直流回路的電壓Ud超過規(guī)定的限值時,接通耗能電路,使直流回路通過制動電阻后以熱能方式釋放能量。電阻器阻值不能改變的稱為固定電阻器。阻值可變的稱為電位器或可變電阻器。制動單元可分內(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制動有特殊要求的工況中。從原理上講,二者并無區(qū)別,都是作為接通制動電阻的“開關(guān)”,它包括功率管、電壓采樣比較電路和驅(qū)動電路。
2、制動電阻
制動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兩個重要的參數(shù)。通常在工程上選用較多的是波紋電阻和鋁(Al)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,并選用高阻燃無機涂層,有效保護電阻絲不被老化,增加使用周期;后者電阻器耐氣候性、耐震動性,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(降低設(shè)備運轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的熱量),外型美觀。
二、制動特點
能耗制動(電阻制動)的優(yōu)點是構(gòu)造簡單,缺點是運行效率(efficiency)降低,特別是在頻繁制動時將要消耗大量的能量,且制動電阻的容量將增大。不銹鋼電阻器元件的電阻值大小一般與溫度,材料,長度,還有橫截面積有關(guān),衡量電阻受溫度影響大小的物理量是溫度系數(shù),其定義為溫度每升高1℃時電阻值發(fā)生變化的百分數(shù)。
三、制動過程
能耗制動的過程如下:1、當電機在外力作用下減速、反轉(zhuǎn)時,電機即以發(fā)電狀態(tài)運行,能量反饋(feedback)回直流回路,使母線電壓升高;2、當直流電壓到達制動單元開的狀態(tài)時,制動單元的功率管導(dǎo)通,電流流過制動電阻;3、制動電阻消耗(consume)電能為熱能,電機的轉(zhuǎn)速降低,母線電壓也降低;4、母線電壓降至制動單元要關(guān)斷的值,制動單元的功率管截止,制動電阻無電流流過;5、采樣母線電壓值,制動單元重復(fù)ON/OFF過程,平衡母線電壓,使系統(tǒng)正常運行。
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- 制動電阻