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變頻器在哪些情況下需要配制動電阻?

日期: 2019-09-20
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  變頻器制動單元供應商提醒您:變頻器配制動電阻,主要是想通過制動電阻來消耗掉直流母線電容上的一部分能量,避免電容的電壓過高。理論上如果電容存儲的能量多,可以用來釋放出來驅動電機,避免能量浪費,但是電容的容量有限,而電容的耐壓也是有限的,當母線電容的電壓高到一定程度,就可能會損壞電容了,有些還可能損壞IGBT,所以需要及時通過制動電阻來釋放電,這種釋放,是白白浪費掉的,是一種沒有辦法的做法。


  母線電容是個緩沖區,容納能量有限


  三相交流電全部整流后,接入電容,滿載運行時候,母線正常的電壓大約是1.35倍,380*1.35=513伏,這個電壓當然會實時波動的,但是最低不能低于480伏,否則會欠壓報警保護。母線電容一般是兩組450V電解電容串聯而成,理論耐壓是900V,如果母線電壓超過這個值,電容會直接爆掉了,所以母線電壓是無論如何都不能達到900伏這么高壓的。


  實際上,三相380伏輸入的IGBT的耐壓值是1200伏,往往要求工作在800伏以內,考慮到電壓如果升高,都會有個慣性問題,也就是你馬上讓制動電阻工作了,母線電壓也不會很快降低下來,所以很多變頻器,都是設計在700伏左右就通過制動單元讓制動電阻開始工作,讓母線電壓降低下來,避免往上繼續沖。


  所以制動電阻設計,核心就是考慮到電容和IGBT模塊的耐壓問題,避免這兩大重要的器件被母線的高電壓沖壞掉了,這兩類元件如果壞掉了,變頻器也就無法正常工作了。


  快速停車要制動電阻,瞬間加速也需要


  變頻器母線電壓之所以會變高,很多時候是變頻器讓電機工作在電子制動狀態,讓IGBT通過一定的導通順序,利用電機是大電感電流不能突變,瞬間產生高壓來往母線電容充電,這時候讓電機快點降低速度下來。如果這時候沒有制動電阻及時消耗掉母線的能量,母線電壓將會持續變高而威脅變頻器的安全了。


  如果負載不是很重,也沒有什么快速停車要求,這種場合是不需要使用制動電阻的,即使你裝了制動電阻,制動單元的工作閥值電壓沒有被觸發,制動電阻也不會投入工作。


  除了大負荷減速場合需要增加制動電阻和制動單元來快速剎車外,實際上如果符合比較重,啟動時間時間要求非常快那種,也需要制動單元和制動電阻來配合啟動的,以往我試過用變頻器帶動一種特殊的沖床,要求把變頻器的加速時間設計成0.1秒,這時候滿負荷啟動,雖然負荷并不是非常重,但是因為加速時間太短了,這時候母線電壓波動非常厲害,也會出現過壓或者過流的情況,后來增加了外置的制動單元和制動電阻,變頻器就能正常工作了。分析起來,是因為啟動時間太短,母線電容的電壓瞬間被掏空了,而整流器瞬間有大的電流充進來,引起母線電壓突然變高,這樣母線的電壓波動太厲害,瞬間可能會超過了700伏,加上了制動電阻,就可以及時消除這個波動的高壓,讓變頻器工作在正常狀態。


  還有一種特殊的情況,是矢量控制場合,電機的扭矩和速度方向相反,或者工作在零轉速百分百扭矩輸出的場合,比如吊機掉了重物停在半空中,收放卷場合需要力矩控制,都需要讓電機工作在發電機狀態,源源不斷的電流會反充到母線電容中,通過制動電阻,就可以及時消耗掉這些能量,保持母線電壓平衡穩定了。


  很多小變頻器,比如3.7KW的,往往都內置了制動單元和制動電阻,應該是考慮到母線電容調小的緣由吧,而小功率的電阻和制動單元并沒有那么貴。

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