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≤80%加强式达130-350% 消耗电阻上发热浪费差 50KW 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 80-100% 动能变电能产生制动力矩浪费差 50-100KW 要求平稳无冲击，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 80-150% 动能变电能回馈电网回收好 >100KW 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E>U（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—直---交主电力,AC/DC

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700V时，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(680V)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 1ms以下有多种噪声

电网电压 300-460V，45-66Hz

动作电压 700V直流，误差2V

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 IPOO

3、制动电阻计算方法:

制动力矩制动电阻

92% R=780/电动机KW

100% R=700/电动机KW

110% R=650/电动机KW

120% R=600/电动机KW

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(≤7.5KW)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 W(Kw)=电阻KWΧ10℅

频繁制动（1分钟5次以上） W(Kw)=电阻KWΧ15℅

长时间制动（每次4分钟以上） W(Kw)=电阻KWΧ20℅

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AC/DC，滤波电路的电容器C1及C2，制动电路由晶体管T及电阻R8和二级管Z组成的主控电路，三相式逆变IGBT组成为DC/AC，

6、驱动电路介绍

A大功率T：可用GTR或IGBT均可，其主要参数选择如下

击穿电压UCEO=1000V即可

集电极最大电流:按正常电压下，流经RB的电流二倍，即ICM≥2ΧUD/R

其它参数如放大倍数，开关时间等军无严格要求.

B驱动电路—可用集成电路组成亦为可用分立元件组成图1，图中VD5-VD8上的电压将为GTR提供反向偏置，工作过程是，当光藕VL

得到信号而导通时，则V1导通且饱和，V2随即导通V3截止，使GTR 导通，既有制动电阻流经RB，当VL失去信号而截止时，V1截止，随即V2截止，V3导通，GTR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RB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2。当UD超过限值（如700V）时，比较器的输出为“+”，则光藕VL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UD<(如608V)下限值时,比较器的输出为“一”，则光藕VL输出无电流，这时驱动电路不工作，处于不制动工作状态D 、保护电路---电阻RB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. II、直流制动（又称DC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，UDB值该相应大些，一般直流电压在15-20%左右的变频器额定输出电压约为60-80V，有的用制动电流的百分值，当然

B、直流制动时间TDB, 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fDB，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，fDB尽可能设定得小一些，具体图3。

D、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：