變頻調(diào)速的電氣制動(dòng)方式及應(yīng)用

1、變頻調(diào)速的電氣制動(dòng)方式及應(yīng)用摘要：要：隨著隨著變頻變頻器在各種生器在各種生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械的應(yīng)用越來(lái)越多，根據(jù)用越來(lái)越多，根據(jù)實(shí)際實(shí)際情況情況選擇經(jīng)濟(jì)選擇經(jīng)濟(jì)有效的有效的制動(dòng)方法與制方法與制動(dòng)功能是功能是設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)交流交流變頻調(diào)變頻調(diào)速系速系統(tǒng)十分重要的十分重要的環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)，也是，也是設(shè)備設(shè)備安全運(yùn)行的重要安全運(yùn)行的重要保證。本文。本文詳細(xì)詳細(xì)分析了分析了變頻調(diào)變頻調(diào)速的速的電氣制氣制動(dòng)原理及制原理及制動(dòng)電動(dòng)電阻的阻的選擇計(jì)選擇計(jì)算，并算，并對(duì)

2、電對(duì)電氣制氣制動(dòng)方式方式的不同種的不同種類(lèi)及應(yīng)用進(jìn)行了行了詳盡的介盡的介紹。關(guān)鍵詞鍵詞：變頻調(diào)變頻調(diào)速；速；電氣制氣制動(dòng)；應(yīng)用1引言引言隨著電力電子技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，各類(lèi)低壓變頻器的性能也越來(lái)越先進(jìn)，應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛。無(wú)論是在調(diào)速節(jié)能運(yùn)行、提高生產(chǎn)效率、適應(yīng)生產(chǎn)工藝要求、提高產(chǎn)品質(zhì)量方面，還是在設(shè)備設(shè)計(jì)合理化和簡(jiǎn)單化、減少維護(hù)成本、改善和適應(yīng)環(huán)境等方面都有了廣泛的應(yīng)用。在變頻器應(yīng)用中，在使運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)減速或者停止、勢(shì)能負(fù)

3、載的下落拖動(dòng)、多級(jí)傳動(dòng)的同步控制及應(yīng)對(duì)負(fù)載的突變或在設(shè)備出現(xiàn)事故需要緊急停車(chē)時(shí)，都需要應(yīng)用到變頻器的制動(dòng)方式。根據(jù)實(shí)際情況選擇經(jīng)濟(jì)有效的制動(dòng)方法與制動(dòng)功能不但是設(shè)計(jì)交流變頻調(diào)速系統(tǒng)十分重要的環(huán)節(jié)。也是設(shè)備安全運(yùn)行的重要保證。要對(duì)變頻調(diào)速的制動(dòng)方式進(jìn)行合理的設(shè)置應(yīng)用，就必須對(duì)變頻調(diào)速制動(dòng)控制的原理及應(yīng)用范圍足夠的了解。2變頻調(diào)變頻調(diào)速的速的電氣制氣制動(dòng)原理及分原理及分類(lèi)在通用變頻調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)減速或者拖動(dòng)位能負(fù)載下降時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)將

4、處于再生發(fā)電狀態(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)化電能。這種工作狀態(tài)下，電動(dòng)機(jī)處于再生制動(dòng)狀態(tài)，這種制動(dòng)方式被稱(chēng)為再生制動(dòng)。在電動(dòng)機(jī)處于再生發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，逆變器的六個(gè)回饋二極管將產(chǎn)生的電能回饋到直流側(cè)，此時(shí)的逆變器處于整流狀態(tài)。如果在標(biāo)準(zhǔn)型的變頻器（網(wǎng)側(cè)變流器為不控的二極管整流橋）中不采取另外的措施，這部分能量將導(dǎo)致中間回路的儲(chǔ)電電容器的電壓上升。如果電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)并不太快，電容器電壓升高的值并不明顯，一但電動(dòng)機(jī)恢復(fù)到電動(dòng)狀態(tài)，

5、這部分能量又會(huì)被負(fù)載重新利用。但在頻繁制動(dòng)或負(fù)載為提升較重重物負(fù)載下降時(shí)，電容器的電壓升高就會(huì)過(guò)快過(guò)大，變頻器內(nèi)的保護(hù)裝置就會(huì)動(dòng)作，對(duì)變頻器進(jìn)行過(guò)壓保護(hù)。制動(dòng)問(wèn)題的實(shí)質(zhì)在于機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，電能儲(chǔ)存在變頻器的中間環(huán)節(jié)電解電容中，制動(dòng)方案就是如何保證中間環(huán)節(jié)電解電容的電壓不超過(guò)變頻器允許的范圍。因此，解決制動(dòng)問(wèn)題的方法有二:一是改變系統(tǒng)控制策略，合理設(shè)置變頻器參數(shù)，避免電機(jī)出現(xiàn)機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，從源頭上消除能量的持續(xù)累積二是將不斷積累的能

6、量通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)部交換或者一定的渠道瀉放掉，即采用共用直流母線、能耗制動(dòng)或者回饋制動(dòng)等策略。還有一種制動(dòng)方式叫能耗制動(dòng)，即再異步電動(dòng)機(jī)定子通入直流電流，來(lái)達(dá)到機(jī)構(gòu)準(zhǔn)確停車(chē)或起動(dòng)前制止電動(dòng)機(jī)由外界因素引起的不規(guī)則旋轉(zhuǎn)。還可用于消除驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在轉(zhuǎn)速接近于零時(shí)的“爬行”現(xiàn)象。3電氣制氣制動(dòng)方式的方式的應(yīng)用⑴再生制動(dòng)再生制動(dòng)主要發(fā)生在設(shè)備的穩(wěn)速運(yùn)行和減速過(guò)程中。在變頻器應(yīng)用中，對(duì)再生制動(dòng)方式的選擇應(yīng)用主要目的是解決異步電動(dòng)機(jī)處于再生發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生

7、的能量問(wèn)題。為了處理電動(dòng)機(jī)的再生制動(dòng)電能，一般大致可歸類(lèi)為兩種處理方式：①耗散到直流回路中與電容器并聯(lián)的“制動(dòng)電阻”中。這種方式又叫動(dòng)力制動(dòng)（有的文章又叫能耗制動(dòng)）。一般情況下，若系統(tǒng)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大于電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的20%時(shí)，則不需要另外的制動(dòng)電阻，僅電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的有功損耗的作用就可以使中間直流回路電壓限制在電壓保護(hù)的水平之下。在小功率的通用變頻器，制動(dòng)電阻內(nèi)置于變頻器內(nèi)或直接外接于變頻器對(duì)應(yīng)端子。在制動(dòng)功率較大的情況下，多數(shù)變頻控制系統(tǒng)采

8、用制動(dòng)單元加制動(dòng)電阻（或采用多個(gè)制動(dòng)單b.共用直流母線的中間直流電壓恒定，電容并聯(lián)儲(chǔ)能容量大；c.各電動(dòng)機(jī)工作在不同狀態(tài)下，能量回饋互補(bǔ)，優(yōu)化了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性；d.提高系統(tǒng)功率因數(shù)，降低電網(wǎng)諧波電流，提高系統(tǒng)用電效率。②要實(shí)現(xiàn)直流回路與電源間的雙向能量傳遞，一種最有效的辦法就是采用有源逆變技術(shù)：即將再生電能逆變?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(dòng)。通過(guò)網(wǎng)側(cè)可逆變流器（或其他形式可逆變流器）使之回饋到電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)的這種方式又

9、叫回饋制動(dòng)?；仞佒苿?dòng)的原理是：當(dāng)給定頻率下降時(shí)，如果電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速低于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的情況，這時(shí)電機(jī)處于再生制動(dòng)的狀態(tài)。如果此時(shí)有回饋制動(dòng)單元，那么它可以將電機(jī)再生的電能反饋到電網(wǎng)中，從而使整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)處于回饋制動(dòng)狀態(tài)，不但節(jié)省了能源，還增大了制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。這對(duì)于中大功率電機(jī)、開(kāi)卷機(jī)和起重機(jī)械下放重物的工作狀態(tài)來(lái)說(shuō)，尤為重要。整流回饋單元既能為變頻器提供公共直流電源，又能使電機(jī)制動(dòng)的能量回饋電網(wǎng)，因此它適用于回饋能量較多的系統(tǒng)，同時(shí)也可以由一臺(tái)整