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)子轉(zhuǎn)速未變。當(dāng)同步轉(zhuǎn)速小于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時,轉(zhuǎn)子電流的相位幾乎改變了180度,電機從電動狀態(tài)變?yōu)榘l(fā)電狀態(tài);與此同時,電機軸上的轉(zhuǎn)矩變成了制動轉(zhuǎn)矩,使電機的轉(zhuǎn)速迅速下降,電機處于再生制動狀態(tài)。電機再生的電能經(jīng)續(xù)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法通過整流橋回饋到電網(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(fù)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。處理再生能量的方法:能耗制動和回饋制動.
1、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最直接的辦法,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。
2、制動單元
制動單元的功能是當(dāng)直流回路的電壓Ud超過規(guī)定的限值時(如660V或710V),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。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。
3、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,延長使用壽命;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,外型美觀。
4、制動過程
能耗制動的過程如下:A、當(dāng)電機在外力作用下減速、反轉(zhuǎn)時(包括被拖動),電機即以發(fā)電狀態(tài)運行,能量反饋回直流回路,使母線電壓升高;B、當(dāng)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;C、制動電阻消耗電能為熱能,電機的轉(zhuǎn)速降低,母線電壓也降低;D、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;E、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。
|