变频器在什么情况下使用刹车电阻?
变频器加刹车电阻,主要目的是消耗电机反向输出到母线电容上的能量,让电机快点停下来,电机运行过程中如果带的负载比较重,惯性非常大,能量也非常多,想让电机快速消耗掉能量快速停车,往往需要通过母线上串联一个电阻来释放掉这些能量,相当于一个电子刹车的作用。
变频器在什么情况下使用刹车电阻?
变频器被发明出来,是给交流异步电机调速使用的,可以用来控制电机的转速(矢量型和DTC的还可以控制转矩),而电机带动的负载,也会有很多种类型,负载重的时候直接可能会引起电机转速和电流波动,这时候需要及时“排泄”掉一部分负载能量,起到转速稳定的目的。
比如变频器带动一款离心机对衣服布料脱水,因为高速旋转,负载的运动势能非常大,在停车时候,假如没有刹车电阻来消耗这个势能,需要非常长的时间,而加了刹车电阻了以后,大部分能量会通过刹车电阻来消耗掉,让离心机很快停下来,这样可以让设备的利用效率大幅度提升。停车时候,电机的实际转速会比旋转同步磁场快,转子绕组会反过来切割磁力线发电,通过开关管控制,可以实现往母线方向送电。
又比如一些吊机,收放卷控制,电梯等设备,工作时候,会出现转矩和转速方向相反,电机工作在所谓的2-4象限内,电机处于在发电机状态,这种情况往往需要精确转矩控制,比如吊车悬空在半空中,零转速而150%扭矩输出,需要源源不断的把能量消耗掉才可以稳定得住,刹车电阻就可以起到这个放电作用了。
变频器母线电压需要稳定
在印象中,似乎往往是变频器减速时候刹车电阻才起到作用,实际上并不一定的,有些加速要求比较快的场合,也会引起直流母线波动厉害而需要加刹车电阻。只要直流母线过高到一定值,比如710伏,将会触发母线上的VB开关管导通,这样母线电容CF上会通过刹车电阻产生回路电流,直接在刹车电阻上发热而消耗掉能量,从而让母线电压维持在一定的范围内。
如果没有刹车电阻消耗,母线的电压会持续升高,在电机处于发电机状态时候,因为母线电压比较高,直接通过VD01-VD06这6个二极管,是无法直接给母线充电的,一般会通过控制其中某个IGBT的突然关断,因为电机线圈是大电感,瞬间短路将会产生高压L*(di/dt),从而能反过来向母线电容充电,因此这种电子刹车状态是可以控制的。
有公式可以计算刹车电阻和制动单元的大小,因为母线电容耐压一般是900伏以内,所以需要保护电容,一般选择刹车电阻在母线电压超过710伏的时候流过电流,
刹车电阻的功率大小,一般选择在电机额定功率的1-5倍;而刹车电阻大小,往往使用一个简单的公式,
R=(母线电压/2*电机额定电流)~(母线电压/电机额定电流)
所以刹车电阻实际上并不会太精密,实际上只要根据厂家提供的制动单元和刹车电阻大小来选择,一般都可以满足要求,如果制动还不够快,可以另外多并上一组的。