变频器的电气制动

变频器的电气制动电气制动概况众所周知变频器的电气制动方法有三种：能耗制动，直流制动，回馈（再生）制动，其性能及特点如下所列：制动方式制动力矩能量去路效果经济性适用功率适用场合及特点能耗制动W加强式达消耗电阻上发热浪费差一般要求的制动设备上制动力矩不平衡有冲击，有低速爬行可能直流制动80-1动0能0变%电能产生制动力矩浪费差50-1要00求平稳无冲击，停车精确，例针织、缝纫、起重、提升机、启动前先停车，例大型风机回馈（再生）制动动能变电能回馈电网回收好适用离心机、清洗机等尤其高低速交叉,正反转交替高速与低速差值很大，并可四象限运转I能耗制动1、制动概况从高速到低速（零速）--这--时电气的频率变化很快，但电动机的转子带着负载（生产机械）有较大的机械惯性，不可能很快的停止，这样就产生反电势（端电压）电动机处于发电状态，其产生反向电压转矩与原电动状态转矩相反，而使电动机具有较强的制动力矩，迫使转子较快停下来但由于通常变频器是交一直交主电力整流电路是不可逆的,因此无法回馈到电网上去，结果造成主电路电容器二端电压升高，称泵升电压，当超过设定上限值电压0寸，制动回路导通，这就是制动单元的工作过程，制动电阻流过电源，从而将动能变热能消耗电压随之下降，待到设定下限值时即断这种制动方法属不可控，制动力矩有波动，制动时间是可人为设定的.2、技术性能制动方式自动电压跟踪方式反映时间以下有多种噪声电网电压300-，44650-V66Hz动作电压直流，误差滞环电压20V制动力巨通常130最%大,150%保护过热，过电流，短路滤波器有噪声滤波器防护等级IPOO3、制动电阻计算方法:制动力矩制动电阻电动机电动机电动机电动机注：①电阻值越小，制动力矩越大，流过制动单元的电流越大②不可以使制动单元的工作电流大于其允许最大电流，否则要损坏器件③制动时间可人为选择④小容量变频器W一般是内接制动单元和制动电阻的⑤当在快速制动出现过电压时说明电阻值过大来不及放电，应减少电阻值.4、电阻功率计算方法:制动性质电阻功率一般负荷电阻X0频繁制动（分钟次以上）电阻X%长时间制动（每次分钟以上）电阻X%5、制动电路:对低压变频器来说其主电路模式几乎是统一的电压型，交-直---交电路，它由三相桥式整流，即,滤波电路的电容器及2制动电路由晶体管及电阻和二级管组成的主控电路，三相式逆变组成为,6、驱动电路介绍大功率T可用或均可，其主要参数选择如下击穿电压即可集电极最大电流按正常电压下，流经的电流二倍，即NXUD/R其它参数如放大倍数，开关时间等军无严格要求.驱动电路一可用集成电路组成亦为可用分立元件组成图，图中上的电压将为提供反向偏置，工作过程是，当光藕得到信号而导通时，则导通且饱和，随即导通截止，使导通，既有制动电阻流经B当失去信号而截止时，截止，随即截止，导通，因反向偏而截止，这样多次反复将动能变电能，消耗在制动电阻上，以发热方式损耗c工作信号的取出一般均取直流电压作信号图。当超过限值（如）V，比较器的输出为“”则光藕输出信号电流，再推动驱动电路实现能耗制动工作状态，当如如下限值时比较器的输出为“一”，则光藕输出无电流，这时驱动电路不工作，处于不制动工作状态、保护电路电阻的标称功率比实际消耗的电功率小得多，因此电阻若通过电时间过长，必导致过热损坏，所以要有热保护，其方法有用热继电器，热敏电阻，温度开关等.7、主要应用场合能耗制动的不足，是在制动过程中，随着电动机转速的下降，拖动系统动能也在减少，于是电动机的再生能力和制动转矩也在减少，所以在惯性较大的拖动系统中，常会出现在低速时停不住，而产生“爬行”现象，从而影响停车时间的延长或停位的准确性.仅适用一般负载的停车，但有较大能量损耗，停位不准确，然而电路简单，价格较低.、直流制动（又称制动）1、直流制动概况在步电动机定子加直流电压，此时变频器的输出频率为零，这时定子产生静止的恒定磁场，转动着的转子切割此磁场产生制动力矩，迫使电动机转子较快的停止，这样电动机存诸的动能换成电能消耗于步电动机的转子电路中.2、主要应用场合A需要准确停车的场合B用语阻止起动电动机由于外因引起的不规则自动旋转，例：风机，由于风管的拨风造成压差，而迫使风叶的自由旋转，甚至可能反转，故起动变频器前，先要保证拖动系统从零速开始起动，即先实施直流制动，到领速后方可起动的条件，尤其对中大型风机更为严重必要。3、直流制动三个要素：A、直流制动电压值，实质是在设定制动转矩的大小，显然拖动系统惯性越大，值该相应大些，一般直流电压在左右的变频器额定输出电压约为，有的用制动电流的百分值，当然额定值的，二者都可人为选择的。B直流制动时间即是向定子绕组通入直流电流的时间，它应比实际需要的停机时间略长一些，亦可人为选择的。C直流制动起始频率，当变频器的工作频率下降到多大时开始由能耗制动转为直流制动，这与负载对制动时间的要求有关，若并无严格要求情况下，尽可能设定得小一些，具体图3制动全过程中可把高速段采用能耗制动，低速段采用直流制动，二者配合使用，这样既能快速成制动，又可准确停车，并防止低速爬行现象。4、定子绕组通入直流电流的方式：一般有、定子三相绕组中通入直流电流图4这时个中只要三个处于工作状态，且这3个应位于不同桥臂不同侧。即不能均为上管或下管，其余3个一直处于关断状态。触发信号的占空比可以根据调制度进行调节。、定子二相绕组中通入直流电流图，这时只有个位于不同桥臂不同侧的处于工作状态，其余都有处于关断状态。不论上述何种电路都存在当定子绕组中通入直流电电流的方向同定子原来的电流向相反，导致发生较大的第这时可能产生冲击电流，出现过流保护跳闸现象，解决方法是使通入前的电压相位角要记下，通过软件方法，使通入电流前、后的电流方向的一致，这是必须的。5、一般变频器使用直流制动后，当工作完成即不再向定子绕组通直流电就完事了，没有去剩磁控制环节，但200年3西德引进的高档变频器系列，有退去剩磁控制环节，以免在正常逆变器工作时，对电动机运行时，因剩磁作用，产生不良的影响，这在国外是先例，国内尚无的。III、回馈（再生）制动：1、回馈制动概况：当电动机功率较大（三以上），设备转动惯性较大，且是反复短时连续工作制从高速到低速的降速幅度较大，且制动时间亦较短，在这样使用过程中，为减少制动过程的能量损耗，将动能变为电能回馈到电网去，以达到节能功效，只要使用能量回馈制动装置就可。2、回馈制动条件：A电动机从高速到低速减速过程时，频率可突减，但因电动机的机械惯性影响使转差,电动机处于发电状态，这时的反电势（端电压）。B从电动机在某一个运行需要停车至在这个过程电动机同样出现发电运行状态这进反动势端电压c位能或势能负载如起重机吊了重物下降时出现实际转速同步转速这时也出现电动机发电运行状态当然是必然的3、回馈制动原理：众所周知一般通用变压器其桥式整流电路是三相不可控的即因此无法实现直流回路与电源间双向能量传递,一种最有效的办法是采用有源逆变技术见图6,即将再生电能逆变为与电网同频率,同相位的交流电回送电网见图7,从而实现制动,从图7可知它采用了电流追踪型整流器组成方式这样应容易实现功率的双向流动且具有很快的动态响应速度,同时这样的拓补结构使得我们能够完全能够完全控制交流电侧和直流侧之间的无功和有功的交换,且效率可高达97%经,济效益较大,热损耗为能耗制动的1%现,时不污染电网,所以特别适用于需要频繁制动的场合,电动机的功率亦较大,这时节电效果明显,按运行的工况条件不同平均约有20的%省电效果.4、技术性能:制动方式双向自动电压跟踪控制方式反应时间以下有多重噪声过滤允许电网电压300-46405VA-6C6Hz动作电压误差滞环电压20V制动力矩150%回馈方式正弦波电流方式电流畸度5以%下内置电抗器有内置噪声滤波有设计工作制长期保护过热过电流短路防护等级IP005、回馈制动特点:D可广泛应用于交流传动的能量回馈制动场合的节能运行需要回馈效率高可达97%热,损小,仅为能耗制动的1%.F功率因素7高次谐波电流较小,对电网的污染较小,具有绿色环保的美称.节省投资,易于控制电源侧的谐波和无功分量.在多电机传动中,每一单机的再生能量可以等到充分利用.J、具有较大的节电效果（与电动机的功率大小,及运行工况状况等有关）.6、主要应用场合:能量回馈装置系统具有的优越性,远胜过能耗制动和直流制动,所以近年来不少使用单位结合使用设备的特点,纷纷提出要求配备能量回馈装置的要求国外也仅有、西门子、富士、安川、芬兰等少数不多的公司能提供产品,国内几乎空白,而深圳加能电子公司采用加拿大技术,近年来生产的专门从事变频制动装置制造各应用,还有深圳英威腾电气有限公司亦生产能耗制动及回馈制动,这样为广大用户提供极大的使用方便,具体用在以下行业的设备上,在使用中更为迫切.例如”A制药厂内的葡萄糖结晶用的高速分离机、、民用食糖---砂糖-结晶用的高速分离机.c