变频器中制动电阻使用范围及注意事项

    在采用了变频器的交流调速控制系统中，电动机的减速是通过降低变频器输出频率实现的。当需要电动机以比自由减速更快的速度进行减速时，可以加快变频器输出频率的降低速率，使其输出频率对应的速度低于电动机的实际转速，对电动机进行再生制动。在这种情况下，异步电动机将成为异步发电机，而负载的机械能将被转换为电能并被馈还给变频器。但是，当上述馈还能量过大时，变频器本身的过电压保护电路将会动作并切断变频器输出，使电动机处于自由减速状态，反而无法达到快速减速的目的。为了避免出现上述现象，使上述能量在直流中间回路的其他部分消耗，而不造成电压升高，在电压型变频器中通常采用图5-9所示的再生制动电路。在图5-9所示的再生制动回路中，当直流中间回路的电压上升到一定值时，制动三极管将会导通，使直流电压通过制动电阻放电，并将馈还给直流回路的能量以热能的形式消耗掉。
    图5-9    电压型变频器的再生制动    下面介绍制动电阻的选择方法和步骤：    (1)计算制动力矩。首先按下式计算制动转矩TB (N·m)    (5-7)式中JM-电动机转动惯量，kg·m²；    JL-负载转动惯量（折算至电动机轴的）kg·m²；    n1-减速开始速度，r/min；    n2-减速完了速度，r/min；    ts-减速时间，s；    TL-负载转矩，N·m。    (2)计算制动电阻的阻值。在进行再生制动时，即使不加放电的制动电阻，电动机内部也将有20%的铜损被转换为制动转矩。考虑到这个因素，可以先按下式初步计算制动电阻的预选值。    (5-8)式中vc-直流电路电压，V，    Vc=380V（200V级），    Vc=760V（400V级）；    TB-制动转矩，N·m；    TM-电动机额定转矩，N·m；    n1-减速开始速度，r/min。    若在式5-8中，（TB-0.2TM）<0，则没有必要加制动电阻。    如图5-9所示，放电电路由制动电阻和三极管组成。而电路电流的最大允许值则取决于三极管本身的允许电流IC。即，制动电阻所能选择的最小值Rmin为：    (5-9)    因此，制动电阻RB的阻值应由条件    Rmin＜RB＜ROB    (5-10)决定。    有时厂家也为自己的产品给出制动电阻最小值的参考值，可供用户在选择制动电阻时参考。    (3)计算制动电阻的平均消耗功率Pm(kW)。如前所述，占电动机额定转矩的20%的制动转矩由电动机内部损失产生，因此可按下式求得电动机制动时制动电阻上消耗的平均功率    (5-11)    (4)计算制动电阻的额定功率Pr(kW)。制动电阻的选择将根据电动机是否处于反复加减速模式而异。图5-10给出了减速模式，而图5-11则给出了通常作为制动电阻使用的一种电阻的功率增加率特性示意图。
    图5-10    减速模式    (a)-非重复减速；(b)-重复减速
   图5-11    电阻的功率增加率    (a)-非重复减速；(b)-重复减速    在选择制动电阻时，应根据电动机的减速模式首先利用图5-11求出功率增加率m，并利用前面求得的制动电阻的平均消耗功率Pm决定制动电阻的额定功率Pr。    (5-12)而实际的制动电阻则应根据上面求得的阻值和额定功率从实际上可以买到的电阻中选择。