變頻器制動(dòng)電阻的確定

0 引言

在通用變頻器、異步電動(dòng)機(jī)和機(jī)械負(fù)載所組成的變頻調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)減速或所傳動(dòng)的位能負(fù)載下放時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)將處于再生發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)。傳動(dòng)系統(tǒng)中所儲(chǔ)存的機(jī)械能經(jīng)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換成電能，通過逆變器的續(xù)流二極管整流后回饋到直流側(cè)，致使直流側(cè)儲(chǔ)能電容器的電壓上升。如果電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)并不快，電容器的電壓升高就不十分明顯。相反，如果電動(dòng)機(jī)制動(dòng)較快時(shí)，電容器的電壓會(huì)上升很高，過高的電壓會(huì)使變頻器中的“制動(dòng)過電壓保護(hù)”動(dòng)作，甚至造成變頻器損壞。

目前，在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)的快速制動(dòng)或準(zhǔn)確停車，一般采用動(dòng)力制動(dòng)和再生制動(dòng)。對(duì)于動(dòng)力制動(dòng)方式，系統(tǒng)所需的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩在電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的20%以下且制動(dòng)并不快時(shí)，則不需要外接制動(dòng)電阻，僅電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的有功損耗，就可以使直流側(cè)電壓限制在過電壓保護(hù)的動(dòng)作值以下。反之，則需要選擇制動(dòng)電阻來耗散電動(dòng)機(jī)再生的這部分能量。

1 變頻器動(dòng)力制動(dòng)原理

1.1 變頻器電壓檢測(cè)及驅(qū)動(dòng)電路

為了實(shí)現(xiàn)電氣制動(dòng)，變頻器的直流側(cè)必須設(shè)置電壓檢測(cè)電路，檢測(cè)電容器的電壓，以實(shí)現(xiàn)能耗制動(dòng)。圖1為一種電壓檢測(cè)電路的工作原理圖。

電壓檢測(cè)電路主要由電壓采樣電阻R1、R2、R3，滯環(huán)比較器LM399，邏輯轉(zhuǎn)換器件等組成。電壓采樣回路直接檢測(cè)變頻器直流側(cè)電容器C 兩端的電壓，當(dāng)被檢測(cè)電壓值超過設(shè)定的允許值時(shí)，滯環(huán)比較器翻轉(zhuǎn)，輸出端接近0 V，經(jīng)邏輯轉(zhuǎn)換后，觸發(fā)制動(dòng)晶體管V 導(dǎo)通，經(jīng)過電阻R0釋放，使電壓下降;反之，當(dāng)檢測(cè)電壓低于設(shè)定值時(shí)，滯環(huán)比較器翻轉(zhuǎn)回原狀態(tài)，使V關(guān)斷。

特別強(qiáng)調(diào)的是，滯環(huán)比較器上下限值的設(shè)定很重要。一般選擇原則：上限電壓設(shè)定為正常直流電壓的1.3倍，下限電壓應(yīng)考慮電網(wǎng)正常電壓的波動(dòng)，一般整定為略高于電網(wǎng)電壓向上波動(dòng)的最大值。

1.2 變頻器制動(dòng)單元

如圖2 虛線框所示為制動(dòng)單元PW 的實(shí)際電路，包括晶體管V、二極管D1、D2和制動(dòng)電阻RB。

如果回饋能量較大或要求強(qiáng)制動(dòng)時(shí)，還可以選用接于H、G兩點(diǎn)間的外接制動(dòng)電阻REB。當(dāng)電機(jī)制動(dòng)能量經(jīng)逆變器回饋到直流側(cè)時(shí)，通過V的導(dǎo)通消耗在制動(dòng)電阻RB或RB//REB上，實(shí)現(xiàn)限制電壓保護(hù)動(dòng)作的目的。因此，外接電阻REB正常時(shí)不消耗能量，是間歇式工作。

2 制動(dòng)電阻的選擇

2.2 制動(dòng)電阻的計(jì)算

在用外接制動(dòng)電阻進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，外接電阻應(yīng)能吸取負(fù)載位能所轉(zhuǎn)變的電能的80%，其中20%可通過電機(jī)以熱能耗散的形式被消耗，此時(shí)制動(dòng)電阻值

由于V 和RB、REB構(gòu)成的放電回路中，其最大電流受到V的最大允許電流IC(已考慮安全系數(shù))的限

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