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變頻器配制動電阻主要是利用制動電阻來消耗直流母線電容上的部分能量,避免電容電壓過高。理論上講,如果電容器儲存的能量較多,可以用來釋放能量來驅動電機,避免浪費能量,但是電容器的容量是有限的,而且電容器的耐壓能力也是有限的,所以當母線電容器的電壓高到一定程度時,可能會損壞電容器,有的還可能損壞IGBT,所以需要通過制動電阻及時釋放電能。的方法。
母線電容是一個緩沖器,容納的能量有限
將三相交流電全部整流后,接入電容器,滿載運行時正常母線電壓的1.35倍左右,380*1.35=513伏,當然這個電壓會實時波動,但最低電壓不能低于480伏,否則會欠壓報警保護。如果母線電壓超過這個值,電容就會直接爆掉,所以母線電壓無論如何不能達到900V。
其實三相380V輸入IGBT的耐壓值是1200V,往往要求工作在800V以內,考慮到如果電壓升高,會有一個慣性問題,就是你馬上讓制動電阻工作,母線電壓不會很快降低,所以很多變頻器設計在700V左右,通過制動單元讓制動電阻工作,這樣母線電壓就不會很快降低。線電壓降低,避免進一步沖上去。
所以制動電阻設計的核心就是要考慮電容和IGBT模塊的電壓問題,避免這兩個重要的元件被母線的高電壓損壞,如果這兩個元件壞了,變頻器就不能正常工作。
快速停車需要制動電阻,瞬間加速也需要制動電阻
變頻器的母線電壓變高的原因是變頻器使電機工作在電子制動狀態,使IGBT通過一定的導通順序,而電機是大電感電流不能突變,瞬間產生高電壓給母線電容充電,然后電機迅速降低轉速。如果沒有制動電阻及時消耗母線能量,母線電壓就會持續偏高,威脅變頻器的安全。
如果負載不是很重,也沒有快速停車的要求,這種場合就沒有必要使用制動電阻,即使安裝了制動電阻,制動單元的工作電壓閾值沒有被觸發,制動電阻也不會投入工作。
除了大負載減速的場合需要增加制動電阻和制動單元來快速制動外,其實如果符合比較重,啟動時間要求非常快的那種,也需要制動單元和制動電阻來配合啟動,過去我曾試過用變頻器來驅動專用沖床,要求變頻器的加速時間設計為0.1秒,當滿載啟動時,雖然負載不是很重! ,但由于加速時間太短,此時母線電壓波動非常嚴重,還會出現過電壓或過電流,后來加了外接制動單元和制動電阻,變頻器才能正常工作。分析時,是因為啟動時間太短,母線電容電壓瞬間被清空,整流器瞬間充入大電流,導致母線電壓突然變高,這樣母線電壓波動太嚴重,可能瞬間超過700伏,加了制動電阻后,這種波動的高電壓可以及時消除,使變頻器工作在正常狀態。
還有一種特殊的情況,就是矢量控制的情況,電機的轉矩和轉速是相反的,或者零速時轉矩輸出是100%,比如起重機掉下重物,停在半空中,或者需要轉矩控制收卷和放卷的時候,電機需要在發電機狀態下工作,恒定的電流會回充到母線電容中,制動電阻會及時消耗能量,使變頻器處于正常狀態。母線電壓平衡就穩定了。
很多小型變頻器,比如3.7KW的變頻器,往往內置制動單元和制動電阻,由于母線電容轉小了,而小功率電阻和制動單元的價格并不高,所以應該考慮。
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