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制動(dòng)單元
蘇州度飛電氣有限公司
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    制動(dòng)單元制動(dòng)單元,全稱為“變頻器專用型能耗制動(dòng)單元”,或者是“變頻器專用型能量回饋單元”,主要用于控制機(jī)械負(fù)載比較重的、制動(dòng)速度要求非常快的場(chǎng)合,將電機(jī)所產(chǎn)生的再生電能通過制動(dòng)電阻消耗掉,或者是將再生電流反饋回電流。

目錄
一、制動(dòng)單元的產(chǎn)生背景 
二、制動(dòng)單元的主要功能 
三、制動(dòng)單元的動(dòng)作過程 
四、制動(dòng)單元的優(yōu)點(diǎn) 
五、制動(dòng)電阻  

一、制動(dòng)單元的產(chǎn)生背景
 
    在變頻調(diào)速系統(tǒng)中,降速的基本方法就是通過逐步降低給定頻率來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)拖動(dòng)系統(tǒng)的慣性較大,電機(jī)的轉(zhuǎn)速的下降將跟不上電變頻器專用型能耗制動(dòng)單元機(jī)同步轉(zhuǎn)速的下降,即電機(jī)的實(shí)際速度比其同步速度高,此時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)磁力線的方向和電機(jī)恒速運(yùn)行時(shí)正好相反,轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流的方向也都相反,所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩也就和電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向相反,電動(dòng)機(jī)將出現(xiàn)負(fù)轉(zhuǎn)矩,此時(shí)的電動(dòng)機(jī)實(shí)際為發(fā)電機(jī),系統(tǒng)處于再生制動(dòng)狀態(tài),將拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能回饋到變頻器直流母線上,使直流母線電壓不斷上升,甚至達(dá)到危險(xiǎn)的地步(變頻器損壞等)。  

二、制動(dòng)單元的主要功能 
    在某些應(yīng)用場(chǎng)合,需要快速降速,根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)原理可知,若滑差越大轉(zhuǎn)矩也越大,同理制動(dòng)轉(zhuǎn)矩將隨著降速速率的加大而增大,使系統(tǒng)降速時(shí)間大大縮短,能量回饋大大加快,直流母線電壓快速上升,因此必須將該回饋能量迅速消耗掉,保持直流母線電壓在某一安全范圍以下。制動(dòng)單元系統(tǒng)的主要功能就是能快速將該能量消耗掉(能量由制動(dòng)電阻轉(zhuǎn)換成熱能散發(fā))。它有效的彌補(bǔ)了普通變頻器的制動(dòng)速度慢、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。ā20%額定轉(zhuǎn)矩)的缺點(diǎn),對(duì)于一些需快速制動(dòng)但頻度較低的場(chǎng)合非常適用。  

三、制動(dòng)單元的動(dòng)作過程 
    3.1、當(dāng)電動(dòng)機(jī)在外力的作用下減速時(shí),電機(jī)以發(fā)電狀態(tài)運(yùn)行,產(chǎn)生再生能量。其產(chǎn)生的三相交流電動(dòng)勢(shì)被變頻器逆變部分的六個(gè)變頻器專用型能量回饋單元續(xù)流二極管組成的三相全控橋整流,使變頻器內(nèi)直流母線電壓持續(xù)升高。  
    3.2、當(dāng)直流電壓達(dá)到某一電壓(制動(dòng)單元的開啟電壓)時(shí),制動(dòng)單元功率開關(guān)管開通,電流流過制動(dòng)電阻。  
    3.3、制動(dòng)電阻釋放熱量,吸收再生能量,電機(jī)轉(zhuǎn)速下降,變頻器直流母線電壓降低。  
    3.4、當(dāng)直流母線電壓降到某一電壓(制動(dòng)單元停止電壓)時(shí),制動(dòng)單元的功率管關(guān)斷。此時(shí)沒有制動(dòng)電流流過電阻,制動(dòng)電阻在自然散熱,降低自身溫度。  
    3.5、當(dāng)直流母線的電壓重新升高使制動(dòng)單元?jiǎng)幼鲿r(shí),制動(dòng)單元將重復(fù)以上過程,平衡母線電壓,使系統(tǒng)正常運(yùn)行。 

四、制動(dòng)單元的優(yōu)點(diǎn) 
    由于制動(dòng)單元的工況屬于短時(shí)工作,即每次的通電時(shí)間很短,在通電時(shí)間內(nèi),其溫升遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到穩(wěn)定溫升;而每次通電后的間歇時(shí)間則較長(zhǎng),在間歇時(shí)間內(nèi),其溫度足以降到與環(huán)境溫度相同,因此制動(dòng)電阻的額定功率將大大降低,價(jià)格也隨之下降;另外由于IGBT只有一個(gè),制動(dòng)時(shí)間為ms級(jí),對(duì)功率管開通與關(guān)斷的暫態(tài)性能指標(biāo)要求低,甚至要求關(guān)斷時(shí)間盡量短,以減少關(guān)斷脈沖電壓,保護(hù)功率管;控制機(jī)理也相對(duì)簡(jiǎn)單,實(shí)現(xiàn)較為容易。  
    由于有以上優(yōu)點(diǎn),因此它廣泛應(yīng)用于起重機(jī)等勢(shì)能負(fù)載及需快速制動(dòng)但為短時(shí)工作制的場(chǎng)合。  

五、制動(dòng)電阻 
    電動(dòng)機(jī)在工作頻率下降過程中,將處于再生制動(dòng)狀態(tài),拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能要反饋到直流電路中,使直流電壓UD不斷上升,甚至可能達(dá)到危險(xiǎn)的地步。因此,必須將再生到直流電路的能量消耗掉,使UD保持在允許范圍內(nèi)。制動(dòng)電阻就是用來消耗這部分能量的。  
    每個(gè)變頻器都有制動(dòng)單元(小功率是制動(dòng)電阻,大功率是大功率晶體管GTR及其驅(qū)動(dòng)電路),小功率的是內(nèi)置的,大功率的是外置的。 
 

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