0 引言

在通用變頻器、異步電動機和機械負載所組成的變頻調(diào)速傳動系統(tǒng)中，當電動機減速或所傳動的位能負載下放時，異步電動機將處于再生發(fā)電制動狀態(tài)。傳動系統(tǒng)中所儲存的機械能經(jīng)異步電動機轉(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)儲能電容器的電壓上升。如果電動機的制動并不快，電容器的電壓升高就不十分明顯。相反，如果電動機制動較快時，電容器的電壓會上升很高，過高的電壓會使變頻器中的“制動過電壓保護”動作，甚至造成變頻器損壞。

目前，在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，電動機的快速制動或準確停車，一般采用動力制動和再生制動。對于動力制動方式，系統(tǒng)所需的制動轉(zhuǎn)矩在電動機額定轉(zhuǎn)矩的20%以下且制動并不快時，則不需要外接制動電阻，僅電動機內(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的動作值以下。反之，則需要選擇制動電阻來耗散電動機再生的這部分能量。

1 變頻器動力制動原理

1.1 變頻器電壓檢測及驅(qū)動電路

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

電壓檢測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變頻器直流側(cè)電容器C 兩端的電壓，當被檢測電壓值超過設(shè)定的允許值時，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)制動晶體管V 導(dǎo)通，經(jīng)過電阻R0釋放，使電壓下降;反之，當檢測電壓低于設(shè)定值時，滯環(huán)比較器翻轉(zhuǎn)回原狀態(tài)，使V關(guān)斷。

特別強調(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，一般整定為略高于電網(wǎng)電壓向上波動的最大值。

1.2 變頻器制動單元

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

如果回饋能量較大或要求強制動時，還可以選用接于H、G兩點間的外接制動電阻REB。當電機制動能量經(jīng)逆變器回饋到直流側(cè)時，通過V的導(dǎo)通消耗在制動電阻RB或RB//REB上，實現(xiàn)限制電壓保護動作的目的。因此，外接電阻REB正常時不消耗能量，是間歇式工作。

2 制動電阻的選擇

2.2 制動電阻的計算

在用外接制動電阻進行制動時，外接電阻應(yīng)能吸取負載位能所轉(zhuǎn)變的電能的80%，其中20%可通過電機以熱能耗散的形式被消耗，此時制動電阻值

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

2.3 制動時平均消耗功率的計算

如2.2中所述，制動中電動機自身消耗的功率相當于20%額定制動功率，則制動電阻上消耗的平均功率

2.4 制動電阻額定功率PR的計算

視電動機是否重復(fù)減速，制動電阻額定功率的選擇是不同的，圖3所示為電動機減速模式。當非重復(fù)減速時，制動電阻的間歇時間(T-tS)>600 s。通常采用連續(xù)工作制電阻器，當間歇制動時，電阻器的允許功率將增加。允許功率增加系數(shù)m與減速時間的關(guān)系如圖4(a)所示。重復(fù)減速情況下，允許功率增加系數(shù)m和制動電阻使用率D越tS / T之間的關(guān)系曲線

如圖4(b)所示。根據(jù)電動機運行的模式，可以確定制動時平均消耗功率和電阻器的允許功率增加系數(shù)，據(jù)此可以得

3 結(jié)語

制動單元電阻的正確選擇應(yīng)用，可以縮短大慣量負載的自由停車時間，實現(xiàn)快速停車或準確停車;還可以在位能負載下放時，實現(xiàn)再生運行。我廠電解車間多功能機組設(shè)計時沒有考慮增設(shè)制動電阻，造成大車行走自由停車時間過長，滑行距離長，存在生產(chǎn)作業(yè)安全隱患;工具小車、出鋁小車很難實現(xiàn)準確定位，影響作業(yè)效率。經(jīng)過制動電阻的增設(shè)改造，以上問題迎刃而解。但需要注意的是，在選擇制動電阻時，不但要考慮各個廠家變頻器制動電阻的選擇要求，而且根據(jù)用戶控制要求和使用環(huán)境的不一樣，必須通過速度、轉(zhuǎn)矩等測量，再進行計算，正確選用制動電阻，才能達到用戶的控制要求。