第一篇：變頻器制動時過電壓的處理方法

制動時過電壓是由于制動時間短，制動電阻值過小所引起的，通過適當(dāng)增長時間，增加電阻值就可避免。

制動方法的選擇

（1）能耗制動。使用一般制動，能量消耗在電阻上，以發(fā)熱形式損耗。在較低頻率時，制動力矩過小，要產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。

（2）直流制動。適用精確停車或停位，無爬行現(xiàn)象，可與能耗制動聯(lián)合使用，一般≤20Hz時用直流制動，》20Hz時用能耗制動。

（3）回饋制動。適用≥100kW，調(diào)速比D≥10，高低速交替或正反轉(zhuǎn)交替，周期時間亦短，這種情況下，適用回饋制動，回饋能量可達(dá)20％的電動機(jī)功率。更具體詳情分析以及參數(shù)選取。

空載（或輕載）跳OC

按理在空載（或輕載）時，電流是不大的，不應(yīng)跳OC，但實(shí)際發(fā)生過這樣的現(xiàn)象，原因往往是補(bǔ)償電壓過高，起動轉(zhuǎn)矩過大，使勵磁飽和嚴(yán)重，致使勵磁電流畸變嚴(yán)重，造成尖峰電流過大而跳閘OC，適當(dāng)減小或恢復(fù)出廠值或置于0位。

起動時在低頻≤20Hz時跳OC

原因是由于過補(bǔ)償，起動轉(zhuǎn)矩大，起動時間短，保護(hù)值過?。òㄟ^流值及失速過流值），減小基底頻率就可。

起動困難，起動不了

一般的設(shè)備，轉(zhuǎn)動慣量GD2過大，阻轉(zhuǎn)矩過大，又重載起動，大型風(fēng)機(jī)、水泵等常發(fā)生類似情況，解決方法：①減小基底頻率；②適當(dāng)提高起始頻率；③適當(dāng)提高起動轉(zhuǎn)矩；④ 減小載波頻率值2.5～4kHz，增大有效轉(zhuǎn)矩值；⑤減小起動時間；⑥提高保護(hù)值；⑦使負(fù)載由帶載起動轉(zhuǎn)化為空載或輕載，即對風(fēng)機(jī)可關(guān)小進(jìn)口閥門。

使用變頻器后電動機(jī)溫升提高，振動加大，噪聲增高

載波頻率設(shè)定值是2.5kHz，比通常的都低，目的是從使用安全著眼，但較普遍反映存在上述三點(diǎn)問題，通過增高載波頻率值后，問題就解決了。送電后按起動鍵RUN后沒反應(yīng)

（1）面板頻率沒設(shè)置；

（2）電動機(jī)不動，出現(xiàn)這種情況要立即按“停止STOP”并檢查下列各條：①再次確認(rèn)線路的正確性；②再次確認(rèn)所確定的代碼（尤其對與起動有關(guān)的部分）；③運(yùn)行 方式設(shè)定對否；④測量輸入電壓，R，S，T三相電壓；⑤測量直流PN電壓值；⑥測量開關(guān)電源各組電壓值；⑦檢查驅(qū)動電路插件接觸情況；⑧檢查面板電路插件 接觸情況；⑨全面檢查后方可再次通電。

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第二篇：變頻器制動新思路、新方法（范文模版）

變頻器制動新思路、新方法

摘要:簡要介紹了動力制動、回饋制動的特點(diǎn)，較詳細(xì)的說明了電容反饋制動的原理、特點(diǎn)及應(yīng)用場合等。Abstract：The characteristic of the energy brake and feed back brake is briefly introduced , and detailed introduction on the operation principle ,characteristic and application of the electrolyte capacitance brake is given.關(guān)鍵詞:變頻器 能量回饋 電容反饋制動

Key words:Inverter Energy feedback Eectro-capacitance feedback brake [中圖分類號]TP273 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]B 文章編號 1561-0330(2003)06-00 1引言

在通用變頻器、異步電動機(jī)和機(jī)械負(fù)載所組成的變頻調(diào)速傳統(tǒng)系統(tǒng)中，當(dāng)電動機(jī)所傳動的位能負(fù)載下放時，電動機(jī)將可能處于再生發(fā)電制動狀態(tài)；或當(dāng)電動機(jī)從高速到低速（含停車）減速時，頻率可以突減，但因電機(jī)的機(jī)械慣性，電機(jī)可能處于再生發(fā)電狀態(tài)，傳動系統(tǒng)中所儲存的機(jī)械能經(jīng)電動機(jī)轉(zhuǎn)換成電能，通過逆變器的六個續(xù)流二極管回送到變頻器的直流回路中。此時的逆變器處于整流狀態(tài)。這時，如果變頻器中沒采取消耗能量的措施，這部分能量將導(dǎo)致中間回路的儲能電容器的電壓上升。如果當(dāng)制動過快或機(jī)械負(fù)載為提升機(jī)類時，這部分能量就可能對變頻器帶來損壞，所以這部分能量我們就應(yīng)該考慮考慮了。在通用變頻器中，對再生能量最常用的處理方式有兩種：(1)、耗散到直流回路中人為設(shè)置的與電容器并聯(lián)的“制動電阻”中，稱之為動力制動狀態(tài)；(2)、使之回饋到電網(wǎng)，則稱之為回饋制動狀態(tài)（又稱再生制動狀態(tài)）。還有一種制動方式，即直流制動，可以用于要求準(zhǔn)確停車的情況或起動前制動電機(jī)由于外界因素引起的不規(guī)則旋轉(zhuǎn)。

在書籍、刊物上有許多專家談?wù)撨^有關(guān)變頻器制動方面的設(shè)計與應(yīng)用，尤其是近些時間有過許多關(guān)于“能量回饋制動”方面的文章。今天，筆者提供一種新型的制動方法，它具有“回饋制動”的四象限運(yùn)轉(zhuǎn)、運(yùn)行效率高等優(yōu)點(diǎn)，也具有“能耗制動”對電網(wǎng)無污染、可靠性高等好處。2 能耗制動

利用設(shè)置在直流回路中的制動電阻吸收電機(jī)的再生電能的方式稱為能耗制動，如圖1所示。

其優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡單；對電網(wǎng)無污染（與回饋制動作比較），成本低廉；缺點(diǎn)是運(yùn)行效率低，特別是在頻繁制動時將要消耗大量的能量且制動電阻的容量將增大。

一般在通用變頻器中，小功率變頻器（22kW以下）內(nèi)置有了剎車單元，只需外加剎車電阻。大功率變頻器（22kW以上）就需外置剎車單元、剎車電阻了。3 回饋制動

實(shí)現(xiàn)能量回饋制動就要求電壓同頻同相控制、回饋電流控制等條件。它是采用有源逆變技術(shù)，將再生電能逆變?yōu)榕c電網(wǎng)同頻率同相位的交流電回送電網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)制動如圖2所示。

回饋制動的優(yōu)點(diǎn)是能四象限運(yùn)行,如圖3所示，電能回饋提高了系統(tǒng)的效率。其缺點(diǎn)是：(1)、只有在不易發(fā)生故障的穩(wěn)定電網(wǎng)電壓下（電網(wǎng)電壓波動不大于10%），才可以采用這種回饋制動方式。因?yàn)樵诎l(fā)電制動運(yùn)行時，電網(wǎng)電壓故障時間大于2ms，則可能發(fā)生換相失敗，損壞器件。(2)、在回饋時，對電網(wǎng)有諧波污染。(3)、控制復(fù)雜，成本較高。4新型制動方式（電容反饋制動）4.1主回路原理

主回路原理圖如圖4所示。

整流部分采用普通的不可控整流橋進(jìn)行整流（如圖中的VD1——VD6組成），濾波回路采用通用的電解電容（圖中C1、C2），延時回路采用接觸器或可控硅都行（圖中Ｔ1）。充電、反饋回路由功率模塊IGBT（圖中VT1、VT2）、充電、反饋電抗器L及大電解電容Ｃ（容量約零點(diǎn)幾法，可根據(jù)變頻器所在的工況系統(tǒng)決定）組成。逆變部分由功率模塊IGBT組成（如圖VT5—VT10）。保護(hù)回路，由IGBT、功率電阻組成。(1)電動機(jī)發(fā)電運(yùn)行狀態(tài) CPU對輸入的交流電壓和直流回路電壓νd的實(shí)時監(jiān)控，決定向VT1是否發(fā)出充電信號，一旦νd比輸入交流電壓所對應(yīng)的直流電壓值（如380VAC—530VDC）高到一定值時，CPU關(guān)斷VT3，通過對VT1的脈沖導(dǎo)通實(shí)現(xiàn)對電解電容C的充電過程。此時的電抗器L與電解電容C分壓，從而確保電解電容C工作在安全范圍內(nèi)。當(dāng)電解電容C上的電壓快到危險值（比如說370V），而系統(tǒng)仍處于發(fā)電狀態(tài)，電能不斷通過逆變部分回送到直流回路中時，安全回路發(fā)揮作用，實(shí)現(xiàn)能耗制動（電阻制動），控制VT3的關(guān)斷與開通，從而實(shí)現(xiàn)電阻R消耗多余的能量，一般這種情況是不會出現(xiàn)的。(2)電動機(jī)電動運(yùn)行狀態(tài)

當(dāng)CPU發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)不再充電時，則對VT3進(jìn)行脈沖導(dǎo)通，使得在電抗器L上行成了一個瞬時左正右負(fù)的電壓（如圖標(biāo)識），再加上電解電容C上的電壓就能實(shí)現(xiàn)從電容到直流回路的能量反饋過程。CPU通過對電解電容C上的電壓和直流回路的電壓的檢測，控制VT3的開關(guān)頻率以及占空比,從而控制反饋電流，確保直流回路電壓νd不出現(xiàn)過高。4.4系統(tǒng)難點(diǎn)(1)電抗器的選取

(a)、我們考慮到工況的特殊性，假設(shè)系統(tǒng)出現(xiàn)某種故障，導(dǎo)致電機(jī)所載的位能負(fù)載自由加速下落，這時電機(jī)處于一種發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)，再生能量通過六個續(xù)流二極管回送至直流回路，致使νd升高，很快使變頻器處于充電狀態(tài)，這時的電流會很大。所以所選取電抗器線徑要大到能通過此時的電流。

（b）、在反饋回路中，為了使電解電容在下次充電前把盡可能多的電能釋放出來，選取普通的鐵芯（硅鋼片）是不能達(dá)到目的的，最好選用鐵氧體材料制成的鐵芯，再看看上述考慮的電流值如此大，可見這個鐵芯有多大，素不知市面上有無這么大的鐵氧體鐵芯，即使有，其價格也肯定不會很低。所以筆者建議充電、反饋回路各采用一個電抗器。(2)控制上的難點(diǎn)

（a）、變頻器的直流回路中，電壓νd一般都高于500VDC，而電解電容Ｃ的耐壓才400VDC，可見這種充電過程的控制就不像能量制動（電阻制動）的控制方式了。其在電抗器上所產(chǎn)生的瞬時電壓降為，電解電容Ｃ的瞬時充電電壓為νc=νd-νL，為了確保電解電容工作在安全范圍內(nèi)（≤400V），就得有效的控制電抗器上的電壓降νL，而電壓降νL又取決于電感量和電流的瞬時變化率。

（b）、在反饋過程中，還得防止電解電容Ｃ所放的電能通過電抗器造成直流回路電壓過高，以致系統(tǒng)出現(xiàn)過壓保護(hù)。

4.5主要應(yīng)用場合及應(yīng)用實(shí)例

正是由于變頻器的這種新型制動方式（電容反饋制動）所具有的優(yōu)越性，近些來，不少用戶結(jié)合其設(shè)備的特點(diǎn)，紛紛提出了要配備這種系統(tǒng)。由于技術(shù)上有一定的難度，國外還不知有無此制動方式？國內(nèi)目前只有山東風(fēng)光電子公司由以前采用回饋制動方式的變頻器（仍有2臺在正常運(yùn)行中）改用了這種電容反饋制動方式的新型礦用提升機(jī)系列，到目前為止，這種電容反饋制動的變頻器正長期正常運(yùn)行在山東寧陽保安煤礦及山西太原等地，填補(bǔ)了國內(nèi)這一空白。

隨著變頻器應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬，這個應(yīng)用技術(shù)將大有發(fā)展前途，具體來講，主要用在礦井中的吊籠（載人或裝料）、斜井礦車（單筒或雙筒）、起重機(jī)械等行業(yè)?？傊枰芰炕仞佈b置的場合都可選用。參考文獻(xiàn)

[1] 韓安榮.通用變頻器及其應(yīng)用(第2版)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 作者簡介

劉文兵（1981—）男 從事過變頻器的應(yīng)用工作，現(xiàn)在臺州富凌機(jī)電有限公司,從事變頻器的設(shè)計與制造。

第三篇：變頻器制動電阻分析

一例變頻器制動單元電路及圖解

一、《CDBR-4030C制動單元》主電路圖

《CDBR-4030C制動單元》主電路圖說

因慣性或某種原因，導(dǎo)致負(fù)載電機(jī)的轉(zhuǎn)速大于變頻器的輸出轉(zhuǎn)速時，此時電機(jī)由“電動”狀態(tài)進(jìn)入“動電”狀態(tài)，使電動機(jī)暫時變成了發(fā)電機(jī)。負(fù)載電機(jī)的反發(fā)電能量，又稱為再生能量。

一些特殊機(jī)械，如礦用提升機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)、高速電梯等，當(dāng)電動機(jī)減速、制動或者下放負(fù)載重物時（普通大慣性負(fù)荷，減速停車過程），因機(jī)械系統(tǒng)的位能和勢能作用，會使變頻器的實(shí)際轉(zhuǎn)速有可能超過變頻器的給定轉(zhuǎn)速，電機(jī)繞組中的感生電流的相位超前于感生電壓，出現(xiàn)了容性電流，而變頻器逆變回路IGBT兩端并聯(lián)的二極管和直流回路的儲能電容器，恰恰提供了這一容性電流的通路。電動機(jī)因有了容性勵磁電流，進(jìn)而產(chǎn)生勵磁磁動勢，電動機(jī)自勵發(fā)電，向供電電源回饋能量。這是一個電動機(jī)將機(jī)械勢能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芑仞伝仉娋W(wǎng)的過程。

此再生能量由變頻器的逆變電路所并聯(lián)的二極管整流，饋入變頻器的直流回路，使直流回路的電壓由530V左右上升到六、七百伏，甚至更高。尤其在大慣性負(fù)載需減速停車的過程中，更是頻繁發(fā)生。這種急劇上升的電壓，有可能對變頻器主電路的儲能電容和逆變模塊，造成較大的電壓和電流沖擊甚至損壞。因而制動單元與制動電阻（又稱剎車單元和剎車電阻）常成為變頻器的必備件或首選輔助件。在小功率變頻器中，制動單元往往集成于功率模塊內(nèi)，制動電阻也安裝于機(jī)體內(nèi)。但較大功率的變頻器，則根據(jù)負(fù)載運(yùn)行情況選配制動單元和制動電阻，CDBR-4030C制動單元，即是變頻器的輔助配置之一。

先不管具體電路，我們可先從控制原理設(shè)想一下。所謂制動單元，就是一個電子開關(guān)（IGBT模塊），接通時將制動電阻（RB）接入變頻器的直流回路，對電機(jī)的反發(fā)電能量進(jìn)行快速消耗（轉(zhuǎn)化為熱量耗散于環(huán)境空氣中），以維持直流回路的電壓在容許值以內(nèi)。有一個直流電壓檢測電路，輸出一個制動動作信號，來控制電子開關(guān)的通和斷。從性能上講，變頻器直流回路電壓上升到某值（如660V或680V）后，開關(guān)接通將制動電阻RB接入電路，一直至電壓降至620V（或620V）以下，開關(guān)再斷開，也是可行的。反正制動單元有RB的限流作用，并無燒毀的危險。若將其性能再優(yōu)化一點(diǎn)的話，則由電壓檢測電路控制一個壓/頻（或電壓/脈沖寬度）轉(zhuǎn)換電路，進(jìn)而控制制動單元中IGBT模塊的通斷。直流回路的電壓較高時，制動單元工作頻率高或?qū)ㄖ芷陂L，電壓低時，則相反。此種脈沖式制動比起直接通斷式制動，性能上要優(yōu)良多了。再加上對IGBT模塊的過流保護(hù)和散熱處理，那么這應(yīng)是一款性能較為優(yōu)良的制動單元電路了。

CDBR-4030C制動單元，從結(jié)構(gòu)和性能上不是很優(yōu)化，但實(shí)際應(yīng)用的效果也還可以。內(nèi)部電子開關(guān)是一只雙管IGBT模塊，上管的柵、射極短接未用，只用了下管，當(dāng)然有些浪費(fèi)，用單管的IGBT模塊就可以的呀。保護(hù)電路是電子電路和機(jī)械脫扣電路的復(fù)合，廠家將空氣斷路器QF0內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改造，由漏電動作脫扣改為了模塊過熱時的動作脫扣。溫度檢測和動作控制由溫度繼電器、Q4和KA1構(gòu)成，在模塊溫升達(dá)75oC時，KA1動作引發(fā)脫扣跳閘，QF1跳脫，將制動單元的電源關(guān)斷，從而在一定程度上保護(hù)了IGBT模塊不因過流或過熱燒毀。檢測電路（見下圖）的供電，是由功率電阻降壓、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓和電容濾波來取得的，為15V直流供電。

該制動單元的故障主要多發(fā)于控制供電電路，表現(xiàn)為降壓電阻開路，穩(wěn)壓管擊穿等；另外，因引入了變頻器直流回路的530V直流高壓，線路板因受潮造成絕緣下降而導(dǎo)致的高壓放電，使大片線路的銅箔條燒毀，控制電路的集成塊短路等。又因線路板全部涂覆有黑色防護(hù)漆，看不清銅箔條的連接和走向，也為檢修帶來了一定的不便。

電路由LM393集成運(yùn)算放大器、CD4081BE四2輸入與門電路和7555（NE555）時基電路等構(gòu)成。控制原理簡述如下：

由P、N端子引入的變頻器直流回路電壓，經(jīng)R1至R7電阻網(wǎng)絡(luò)的分壓處理，輸入到LM339的2腳，LM339的3腳接入了經(jīng)由15V控制供電進(jìn)一步穩(wěn)壓、RP1調(diào)整后的整定電壓，此電壓值為制動動作點(diǎn)整定電壓。LED1兼作電源指示燈。因LM393為開路集電極輸出式運(yùn)放電路，故兩路放大器的輸出端接有R13、R14的上拉電阻，以提供制動動作時的高電平輸出。第一級放大電路為一個遲滯電壓比較器（有時又稱滯回比較器），D1、R10接成正反饋電路，提供一定的回差電壓，以使整定點(diǎn)電壓隨輸出而浮動，避免了在一個點(diǎn)上比較而使輸出頻繁波動。第二級放大器為典型的電壓比較器的接法。實(shí)質(zhì)上，運(yùn)算放大器在這里是作為開關(guān)電路來使用的，中間不存在線性放大環(huán)節(jié)，而為開關(guān)量輸出。兩級放大電路對信號形成了倒相之倒相處理，使輸出電壓在高于整定電壓時，電路有高電平輸出。

LM393靜態(tài)時為高電平輸出，此高電平經(jīng)D1和R10疊加到LM393的3腳上，“墊高”了制動動作整定點(diǎn)電壓值。當(dāng)2腳輸入電壓（如P、N間直流回路電壓為660V）高于3腳電壓時，1腳由高電平變?yōu)榈碗娖?；?jīng)第二級倒相處理，輸出一個高電平信號給CD4081BE的1腳。同時，由于LM393的1腳變?yōu)榈碗娖剑?腳也由“墊高”了的電壓值跌落為整定值。如此一來，當(dāng)制動單元動作，將制動電阻接入了P、N間，從而使P、N電壓由660V開始回落，一直回落到2腳電壓（P、N間電壓為580V）低于3腳整定電壓值，電路翻轉(zhuǎn)，制動信號停止輸出，避免了在660V電壓時，電路頻繁動作導(dǎo)致的不穩(wěn)定輸出。

時基電路7555接成一個典型的多諧振蕩器，輸出一個固定占空比的脈沖頻率電壓。在LM393電壓采樣電路輸出制動動作信號——CD4081BE的1腳為高電平時，時基電路7555輸出矩形脈沖電壓的高電平成分與LM393的高電平信號相與，使CD4081BE的3腳產(chǎn)生一個正電壓的脈沖輸出。此脈沖再經(jīng)主/從轉(zhuǎn)換開關(guān)、第二級與門開關(guān)電路相與處理后，由Q1、Q2互補(bǔ)式電壓跟隨器做功率放大后，驅(qū)動電子開關(guān)IGBT模塊。

當(dāng)主/從控制開關(guān)撥到上端時，本機(jī)器作為主機(jī)，實(shí)施制動動作，并將制動命令經(jīng)端子OUT+、OUT-傳送給其它從機(jī)；當(dāng)主/從控制開關(guān)撥至下端時，本機(jī)器即做為從機(jī)，從端子IN+、IN-接受主機(jī)來的制動信號，經(jīng)光電耦合器U5將信號輸入CD4081BE的6腳，據(jù)主機(jī)來的信號進(jìn)行制動動作。

我在圖紙上標(biāo)為“此電路意欲何為”的這部分電路，讓我們從電路本身出發(fā)，來揣摩一下設(shè)計者的本意，如我分析的不對，希望讀者朋友能為之指正。正常狀態(tài)下，當(dāng)實(shí)施制動動作時，可以看出，U2輸出的制動信號為矩形脈沖序列信號（此信號加到U4的1腳），與PB端子經(jīng)降壓電阻加到U4的2腳的信號恰為互為倒相的矩形脈沖序列信號，在任一時刻，U4的1、2腳總有一腳為高電平，對或非門的“有高出低特性”來說，U4的3腳總是輸出低電平，Q3處于截止?fàn)顟B(tài)，電路實(shí)施正常的制動動作；假定輸出模塊一直在接通中或已經(jīng)擊穿，則經(jīng)PB端子到U4的2腳的信號為直流低電平，與1腳的脈沖信號相或非，使有了“兩低出高”的輸出。經(jīng)U8驅(qū)動Q3，將U2的3腳的輸出信號短接到地，進(jìn)而使U2的8腳也為低電平，直到將U4的1、2腳徹底鎖定為地（低）電平，則Q3持續(xù)進(jìn)入飽合導(dǎo)通狀態(tài)，將U2輸出的制動信號徹底封鎖。須斷電才能解除這種封鎖。但這種保護(hù)性封鎖，對模塊本身瞬態(tài)過流狀態(tài)或Q1、Q2驅(qū)動電路本身的故障，似乎是無能為力和鞭長莫及的。

第四篇：變頻器供電的異步電動機(jī)電氣制動方法與原理

變頻器供電的異步電動機(jī)電氣制動方法與原理

The Electric Brake Method and Principle of AC Motor Based 本文來自2005年第4期“請選擇欄目”上 ,已經(jīng)被閱讀過593次

作 者 ：馬鞍山鋼鐵集團(tuán) 自動化部 陸文龍

摘 要 ：本文簡要介紹了交流異步電動機(jī)的運(yùn)行原理，著重闡述了采用變頻器供電的異步電動機(jī)電氣制動的幾種方法與制動原理，指出了各種制動方法的優(yōu)缺點(diǎn)及其適應(yīng)場合。

英文摘 要 ：he running principle of AC motor is introduced briefly in this paper, especially some electric brake methods and principle of AC motor based on inverter control are expounded, also the merits and defects of those brake methods and their acclimation are pointed out.關(guān)鍵詞： 變頻器 異步電機(jī)運(yùn)行原理 制動方法引言

在通用變頻器、異步電動機(jī)和機(jī)械負(fù)載所組成的變頻調(diào)速傳動系統(tǒng)中，當(dāng)電動機(jī)減速或者拖動位能負(fù)載下放時，電動機(jī)的實(shí)際速度將高于旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度。為了使電動機(jī)的實(shí)際速度與給定速度相符，就必須采取制動措施。異步電動機(jī)的制動方法有再生發(fā)電制動、直流制動和機(jī)械抱閘制動。而機(jī)械抱閘制動直觀，這里不做介紹，只介紹前面兩種電氣制動方法。為了便于介紹電氣制動的原理與方法，首先回顧一下，異步電動機(jī)的運(yùn)行原理。異步電機(jī)運(yùn)行原理

眾所周知，異步電動機(jī)的定子上裝有一套在空間上對稱分布的三相繞組AX、BY、CZ如圖1所示。當(dāng)給這三相繞組通以交流電時, 則在定轉(zhuǎn)子氣隙中產(chǎn)生磁場。此磁場在任何瞬間都是三相繞組各磁場的總和。通過右手定則對圖1中不同瞬間電流與磁場方向的關(guān)系可知，合成磁場FΣ的方向與電流為最大值那一相繞組的軸線方向一致。因此隨著電流最大值依次由A相→B相→C相→A相等順序變化，合成磁場的方向也依次指向A相→B相→C相→A相等各相繞組的軸線方向。這就是說，這個合成磁場是一個“旋轉(zhuǎn)磁場”。其旋轉(zhuǎn)速度n0(同步轉(zhuǎn)速)與交流電源頻率成正比，而與磁場極對數(shù)成反比。

圖1 旋轉(zhuǎn)磁場形成

由于旋轉(zhuǎn)磁場的作用，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁場磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電勢，這個感應(yīng)電勢使閉合的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體產(chǎn)生電流，通電導(dǎo)體在磁場中又受到一個力的作用，這個作用在導(dǎo)體上的力，將使異步電動機(jī)旋轉(zhuǎn)，其某一瞬間情況如圖2所示。根據(jù)右手定則可知轉(zhuǎn)子閉合導(dǎo)體電流的方向。再根據(jù)左手定則可知轉(zhuǎn)子導(dǎo)體受力方向。此作用力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩XTD將克服阻力矩Mfz，使電機(jī)加速到電動力矩等于阻力矩為止。

圖2 旋轉(zhuǎn)力矩形成 電氣制動的方法與原理

采用通用變頻器供電的異步電動機(jī)電氣制動有直流制動與再生發(fā)電制動(能耗制動)兩種?，F(xiàn)就這兩種制動方法與制動原理分述如下。

3.1 直流制動

直流制動是使變頻器向異步電動機(jī)的定子任意兩相通以直流電，異步電動機(jī)便處于能耗制動狀態(tài)。這種情況下變頻器的輸出頻率為零，異步電動機(jī)的定子磁場不再旋轉(zhuǎn)。直流制動主要用于準(zhǔn)確停車與防止起動前電動機(jī)由于外因引起的不規(guī)則自由旋轉(zhuǎn)(如風(fēng)機(jī)類負(fù)載)。當(dāng)直流制動用于準(zhǔn)確停車時，一般都應(yīng)先進(jìn)行再生發(fā)電制動，在電動機(jī)減速到較低時，進(jìn)行直流制動。這是因?yàn)楦咚贂r進(jìn)行直流制動，異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電流的頻率與幅值都很高，轉(zhuǎn)子鐵損很大，導(dǎo)致電動機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重，但得到的制動轉(zhuǎn)矩卻并不太大，另一方面準(zhǔn)確停車也較難保證，而采用先再生發(fā)電制動,等降頻到fDB再進(jìn)行直流制動，只要合理調(diào)整fDB、制動時間tDB、制動直流電壓UDB就可確保準(zhǔn)確停車。轉(zhuǎn)動著的轉(zhuǎn)子切割這個靜止磁場而產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，如圖3所示。旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)存儲的動能轉(zhuǎn)換成電能消耗于異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路中。圖3的(a)與(b)還說明這種制動與通入直流電的極性無關(guān)。

圖3 直流制動原理

3.2 再生發(fā)電制動

當(dāng)給定頻率降低時，定子旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度降低或位能負(fù)載下放倒拉。此時異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度將超過旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度，因此轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中的感應(yīng)電勢反向，電流反向，電動轉(zhuǎn)矩反向，如圖4，電動轉(zhuǎn)矩(與阻力矩同向)起制動作用，使電動機(jī)減速。此時的異步電動機(jī)相當(dāng)于一臺異步發(fā)電機(jī)，將旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)存儲的動能或重物下放的位能轉(zhuǎn)換成電能。這部分電能如果不進(jìn)行處理，將引起直流側(cè)過壓，而引起故障跳閘或損壞變頻器，因此必須處理好這部分電能。其處理方法一般有如下三種:

圖4 發(fā)電狀態(tài)

(1)動力制動

這種方法就是通過與直流回路濾波電容并聯(lián)的放電電阻，將這部分電能消耗掉，因此也稱再生能耗制動，如圖5所示，圖5中虛線框內(nèi)為制動單元(PW)，它包括內(nèi)部制動電阻RB，制動用的晶體管VB等，VB的通斷是通過檢測直流電壓大、小來控制。實(shí)際上電阻中的電流是間歇的，所以西門子公司資料稱“脈沖電阻”(Pulsed Resistor)。此單元實(shí)際上只起消耗電能防止直流側(cè)過電壓的作用。它并不起制動作用，但人們習(xí)慣稱此單元為制動單元。要提高制動的快速性，就要快速消耗掉這部分電能，可以在圖5中H，G兩點(diǎn)間外接制動電阻REB，REB阻值與功率應(yīng)符合產(chǎn)品樣本要求。

圖5 動力制動

(2)再生制動

這種方法就是通過與整流器反并聯(lián)的回饋單元，將這部分電能回饋給電網(wǎng)如圖6所示，這種情況整流單元也必須采用晶閘管整流元件，一般采用邏輯無環(huán)流工作方式?；仞亞卧c電網(wǎng)之間應(yīng)串接一臺自耦變壓器，此種制動方法雖然可以把旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)存儲的能量回饋給電網(wǎng)，但對供電電網(wǎng)的要求比較高;一是電網(wǎng)電壓波動要小，且必須可靠;二是電網(wǎng)短路容量要大，否則在回饋期間，電源電壓偏低或電源被切斷，有源逆變器就會迅速直通，引起換流失敗，燒壞快速熔斷器及晶閘管元件。因此，對電網(wǎng)電壓波動較大(如帶有電爐負(fù)載的電網(wǎng))，或采用接觸式供電(如行車、機(jī)車車輛)的場合以采用動力制動為好，雖然浪費(fèi)了一點(diǎn)電能，但可靠性大大提高。

圖6 回饋單元

(3)直流公共母線

所謂直流公共母線是用一臺整流器給多臺逆變器供電如圖7所示，它利用工作在電動狀態(tài)的電動機(jī)吸收工作在發(fā)電狀態(tài)電動機(jī)的電能, 但當(dāng)發(fā)電狀態(tài)多于電動狀態(tài)時, 吸收能力不足仍將引起直流過電壓，因此還需要有前面兩種方法之一(如圖7中虛線框所示)做后備吸收才較完美。

圖7 直流公共母線 結(jié)束語

通用型變頻器在異步電動機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)中已得到了越來越廣泛的應(yīng)用。為了滿足生產(chǎn)機(jī)械快速制動與準(zhǔn)確停車等方面的要求，必須對異步電動機(jī)進(jìn)行制動，而機(jī)械抱閘閘皮容易磨損，維護(hù)工作量大，而且浪費(fèi)電能，因此一般是先進(jìn)行電氣制動，最后才進(jìn)行機(jī)械抱閘以達(dá)到準(zhǔn)確停車的目的。因此本文以交流異步電動機(jī)的運(yùn)行原理為基礎(chǔ)，著重介紹了采用變頻器供電的異步電動機(jī)的幾種方法與原理，指出了各種制動方法的優(yōu)缺點(diǎn)及適應(yīng)場合，以供從事這方面工作的人員參考。參考文獻(xiàn)

第五篇：對于變頻器的制動技術(shù)分析

對于變頻器的制動技術(shù)分析

論文關(guān)鍵詞：變頻 制動 新技術(shù)

論文摘要：在通用變頻器、異步電動機(jī)和機(jī)械負(fù)載所組成的變頻調(diào)速傳統(tǒng)系統(tǒng)中，當(dāng)電動機(jī)所傳動的位能負(fù)載下放時，電動機(jī)將可能處于再生發(fā)電制動狀態(tài)；或當(dāng)電動機(jī)從高速到低速（含停車）減速時，頻率可以突減，但因電機(jī)的機(jī)械慣性，電機(jī)可能處于再生發(fā)電狀態(tài)，傳動系統(tǒng)中所儲存的機(jī)械能經(jīng)電動機(jī)轉(zhuǎn)換成電能，通過逆變器的六個續(xù)流二極管回送到變頻器的直流回路中。此時的逆變器處于整流狀態(tài)。這時，如果變頻器中沒采取消耗能量的措施，這部分能量將導(dǎo)致中間回路的儲能電容器的電壓上升。如果當(dāng)制動過快或機(jī)械負(fù)載為提升機(jī)類時，這部分能量就可能對變頻器帶來損壞。

一、引言

在通用變頻器、異步電動機(jī)和機(jī)械負(fù)載所組成的變頻調(diào)速傳統(tǒng)系統(tǒng)中，當(dāng)電動機(jī)所傳動的位能負(fù)載下放時，電動機(jī)將可能處于再生發(fā)電制動狀態(tài)；或當(dāng)電動機(jī)從高速到低速（含停車）減速時，頻率可以突減，但因電機(jī)的機(jī)械慣性，電機(jī)可能處于再生發(fā)電狀態(tài)，傳動系統(tǒng)中所儲存的機(jī)械能經(jīng)電動機(jī)轉(zhuǎn)換成電能，通過逆變器的六個續(xù)流二極管回送到變頻器的直流回路中。此時的逆變器處于整流狀態(tài)。這時，如果變頻器中沒采取消耗能量的措施，這部分能量將導(dǎo)致中間回路的儲能電容器的電壓上升。如果當(dāng)制動過快或機(jī)械負(fù)載為提升機(jī)類時，這部分能量就可能對變頻器帶來損壞，所以這部分能量我們就應(yīng)該考慮考慮了。

在通用變頻器中，對再生能量最常用的處理方式有兩種：(1)、耗散到直流回路中人為設(shè)置的與電容器并聯(lián)的“制動電阻”中，稱之為動力制動狀態(tài)；(2)、使之回饋到電網(wǎng)，則稱之為回饋制動狀態(tài)（又稱再生制動狀態(tài)）。還有一種制動方式，即直流制動，可以用于要求準(zhǔn)確停車的情況或起動前制動電機(jī)由于外界因素引起的不規(guī)則旋轉(zhuǎn)。

在書籍、刊物上有許多專家談?wù)撨^有關(guān)變頻器制動方面的設(shè)計與應(yīng)用，尤其是近些時間有過許多關(guān)于“能量回饋制動”方面的文章。今天，筆者提供一種新型的制動方法，它具有“回饋制動”的四象限運(yùn)轉(zhuǎn)、運(yùn)行效率高等優(yōu)點(diǎn)，也具有“能耗制動”對電網(wǎng)無污染、可靠性高等好處。

二、能耗制動

利用設(shè)置在直流回路中的制動電阻吸收電機(jī)的再生電能的方式稱為能耗制動。

其優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡單；對電網(wǎng)無污染（與回饋制動作比較），成本低廉；缺點(diǎn)是運(yùn)行效率低，特別是在頻繁制動時將要消耗大量的能量且制動電阻的容量將增大。

一般在通用變頻器中，小功率變頻器（22kW以下）內(nèi)置有了剎車單元，只需外加剎車電阻。大功率變頻器（22kW以上）就需外置剎車單元、剎車電阻了。

三、回饋制動

實(shí)現(xiàn)能量回饋制動就要求電壓同頻同相控制、回饋電流控制等條件。它是采用有源逆變技術(shù)，將再生電能逆變?yōu)榕c電網(wǎng)同頻率同相位的交流電回送電網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)制動?；仞佒苿拥膬?yōu)點(diǎn)是能四象限運(yùn)行,如圖3所示，電能回饋提高了系統(tǒng)的效率。其缺點(diǎn)是：(1)、只有在不易發(fā)生故障的穩(wěn)定電網(wǎng)電壓下（電網(wǎng)電壓波動不大于10%），才可以采用這種回饋制動方式。因?yàn)樵诎l(fā)電制動運(yùn)行時，電網(wǎng)電壓故障時間大于2ms，則可能發(fā)生換相失敗，損壞器件。對電網(wǎng)有諧波污染。(3)、控制復(fù)雜，成本較高。、在回饋時，(2)