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制动单元的应用

为什么要用制动单元


    
在由变频器,异步电动机和机械负载所组成的变频传动系统中,当电动机减速或者所拖动的位能负载下放时,电动机将处于再生发电制动状态。传动系统中所储存的机械能经异步电动机转换成电能,通过逆变桥的六个续流二极管整流回馈到直流侧。

由于此时的逆变桥处于整流状态,在通用型变频器中,网侧整流器为不可控二极管,此时若不采取另外的措施,这部分能量将无法及时释放而导致中间回路电力电容器上电压上升,如果电动机的减速并不快,电容器上电压的升高并不明显,一旦电动机恢复到电动状态,这部分能量将被重新利用。

但当电动机减速过程较快时,电容器上电压升高很快,结果或使变频器中的“制动过电压保护”动作、或损坏变频器。所以,在制动过程较快或位能负载的拽引系统中,必须考虑再生能量的泵升电路(即能耗制动单元)的处理问题。

再生能量损耗分配:

P1=PΩ+P+PCu2+PCu1+PFe+P2

P1:发电状态下电机的转动惯性所产生的输入功率(再生功率)

PΩ:机械损耗功率                                                                                                                                             

P△:附加损耗功率

PCu2:转子铜耗功率

PCu1:定子铜耗功率

PFe:铁心损耗功率

P2:净回馈的输出电功率

P2即为需要处理的再生能量,它会回馈到直流母线上,积累在电容器内,导致电容器电压上升,也就是直流母线电压的上升。制动功率越大,电压上升的速度就越快,也就是上升斜率越大。

在通用变频器中,对再生能量的处理方式有两种:

1.将能量以热能的形式耗散掉;

采用能耗制动单元和制动电阻组成的制动回路,将再生能量通过制动单元耗散到制动电阻上。

2.使能量回馈到电网。

采用能量回馈单元是再生能量回馈到电网或给其他设备供电。

大多数情况下,都采用能耗制动来解决再生能量。即通过制动单元和制动电阻来消耗再生能量。

 

制动单元的工作原理


    制动单元由大功率晶体管GTR及其驱动电路构成。其功能是在变频器直流母线电压泵升时,当放电电流环节电容器在规定的电压范围内储存不了或者内接的制动电阻来不及消耗而使直流部分过压时,和制动电阻形成回路加快消耗再生电能的速度。

每个变频器都有制动单元(小功率是制动电阻,大功率是大功率晶体管GTR及其驱动电路),小功率的是内制的,大功率的需要外挂。

制动单元的工作状态:

当制动单元与变频器相连时,只要变频器在通电状态下,制动单元即开始工作,以检测变频器直流母

线电压。当母线电压低于动作电压时,制动单元处于待机状态;

当变频器直流母线电压达到饱并等于制动单元设定的动作电压值时,制动单元开始制动,导通模块使制动单元和制动电阻中间的回路接通,开始消耗再生电能;

制动单元和制动电阻形成的回路的工作使直流母线电压降低,当母线电压低于制动单元设定的动作电压时,制动单元断开和制动电阻的连接,再处于待机状态。

 
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