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變頻器在哪些情況下需要配制動(dòng)電阻?

閱讀次數(shù):2357    2019-06-10 10:15:00

變頻器配制動(dòng)電阻,主要是想通過制動(dòng)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(chǔ)的能量多,可以用來釋放出來驅(qū)動(dòng)電機(jī),避免能量浪費(fèi),但是電容的容量有限,而電容的耐壓也是有限的,當(dāng)母線電容的電壓高到一定程度,就可能會(huì)損壞電容了,有些還可能損壞IGBT,所以需要及時(shí)通過制動(dòng)電阻來釋放電,這種釋放,是白白浪費(fèi)掉的,是一種沒有辦法的做法。


母線電容是個(gè)緩沖區(qū),容納能量有限


三相交流電全部整流后,接入電容,滿載運(yùn)行時(shí)候,母線正常的電壓大約是1.35倍,380*1.35=513伏,這個(gè)電壓當(dāng)然會(huì)實(shí)時(shí)波動(dòng)的,但是很低不能低于480伏,否則會(huì)欠壓報(bào)警保護(hù)。母線電容一般是兩組450V電解電容串聯(lián)而成,理論耐壓是900V,如果母線電壓超過這個(gè)值,電容會(huì)直接爆掉了,所以母線電壓是無論如何都不能達(dá)到900伏這么高壓的。


實(shí)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(nèi),考慮到電壓如果升高,都會(huì)有個(gè)慣性問題,也就是你馬上讓制動(dòng)電阻工作了,母線電壓也不會(huì)很快降低下來,所以很多變頻器,都是設(shè)計(jì)在700伏左右就通過制動(dòng)單元讓制動(dòng)電阻開始工作,讓母線電壓降低下來,避免往上繼續(xù)沖。


所以制動(dòng)電阻設(shè)計(jì),核心就是考慮到電容和IGBT模塊的耐壓?jiǎn)栴},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(dòng)電阻,瞬間加速也需要


變頻器母線電壓之所以會(huì)變高,很多時(shí)候是變頻器讓電機(jī)工作在電子制動(dòng)狀態(tài),讓IGBT通過一定的導(dǎo)通順序,利用電機(jī)是大電感電流不能突變,瞬間產(chǎn)生高壓來往母線電容充電,這時(shí)候讓電機(jī)快點(diǎn)降低速度下來。如果這時(shí)候沒有制動(dòng)電阻及時(shí)消耗掉母線的能量,母線電壓將會(huì)持續(xù)變高而威脅變頻器的安全了。

 

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


除了大負(fù)荷減速場(chǎng)合需要增加制動(dòng)電阻和制動(dòng)單元來快速剎車外,實(shí)際上如果符合比較重,啟動(dòng)時(shí)間時(shí)間要求非??炷欠N,也需要制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻來配合啟動(dòng)的,以往我試過用變頻器帶動(dòng)一種特殊的沖床,要求把變頻器的加速時(shí)間設(shè)計(jì)成0.1秒,這時(shí)候滿負(fù)荷啟動(dòng),雖然負(fù)荷并不是非常重,但是因?yàn)榧铀贂r(shí)間太短了,這時(shí)候母線電壓波動(dòng)非常厲害,也會(huì)出現(xiàn)過壓或者過流的情況,后來增加了外置的制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻,變頻器就能正常工作了。分析起來,是因?yàn)閱?dòng)時(shí)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(jìn)來,引起母線電壓突然變高,這樣母線的電壓波動(dòng)太厲害,瞬間可能會(huì)超過了700伏,加上了制動(dòng)電阻,就可以及時(shí)消除這個(gè)波動(dòng)的高壓,讓變頻器工作在正常狀態(tài)。


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


很多小變頻器,比如3.7KW的,往往都內(nèi)置了制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻,應(yīng)該是考慮到母線電容調(diào)小的緣由吧,而小功率的電阻和制動(dòng)單元并沒有那么貴。


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