变频器制动的方式概述

    不少的生产机械在运行过程中需要快速地减速或停车，而有些设备在生产中要求保持若干台设备前后一定的转速差或者拉伸率，这时就会产生发电制动的问题，使电动机运行在第二或第四象限。而对于变频器，如果输出频率降低，电动机转速将跟随频率同样降低，这时会产生制动过程，由制动产生的再生能量将返回到变频器侧，这些功率可以用电阻发热消耗或反馈回电网。为了改善变频系统制动能力，不能依靠增加变频器的容量来解决再生能量问题。需要选用制动电阻、制动单元或功率再生变换器等选件来改善变频器的制动能力。在变频系统减速期间，产生的再生能量如果不通过热消耗的方法消耗掉，而是把能量返回送到变频器电源侧的方法叫做“再生能量回馈法”。在实际应用中实现“再生能量回馈”需要“能量回馈单元”选件。    然而在实际应用中，由于大多通用变频器都采用电压源的控制方式，其中间直流环节有大电容器钳制着直流电压，使之不能迅速反向，另外整流回路又通常采用不可控整流桥，不能使电流反向，因此要实现回馈制动和四象限运行就比较困难。    图6-1所示为变频器调速系统的两种运行状态，即电动和发电状态。在变频调速系统中，电动机的降速和停机是通过逐渐减小频率来实现的，在频率减小的瞬间，电动机的同步转速随之下降，而由于机械惯性的原因，电动机的转子转速未变。当同步转速ω1小于转子转速ω时，转子电流的相位几乎改变了180°，电动机从电动状态转变为发电状态。与此同时，电动机轴上的转矩变成了制动转矩Te，使电动机的转速迅速下降，电动机处于再生制动状态。电动机再生的电能P经续流二极管全波整流后反馈到直流电路。由于直流电路的电能无法通过整流桥回馈到电网，仅靠变频器本身的电容器吸收，虽然其他部分能消耗电能，但电容器仍有短时间的电荷堆积，形成“泵升电压”，使直流电压Ud升高。过高的直流电压将使各部分器件受到损害。因此，对于负载处于发电制动状态中必须采取必需的措施处理这部分再生能量。
    图6-1    变频器调速系统的两种运行状态    通用电压型变频器只能运行于一、三象限，即电动状态，因此在以下应用场合，用户必须考虑配套使用制动方式：    (1)电动机拖动大惯量负载（如离心机、龙门刨、巷道车、行车的大小车等）并要求急剧减速或停车。    (2)电动机拖动位能负载（如电梯、起重机、矿井提升机等）。    (3)电动机经常处于被拖动状态（如离心机副机、造纸机导纸辊电机、化纤机械牵伸机等）。    以上几类负载的共同特点是要求电动机不仅运行于电动状态（一、三象限），而且要运行于发电制动状态（二、四象限）。为使系统在发电制动状态能正常工作，必须采取适当的制动方式。