变频器的制动原理及注意事项 点击:2026 | 回复:2



陈石头

    
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发表于:2011-01-21 15:31:24
楼主

在电网——变频器——电机——负载构成的驱动系统中,能量是可以双向传递的。当电机处于电动机工作模式时,电能从电网经由变频器传递到电机,转化为机械能驱动负载,负载因此具有动能或势能;当负载释放这些能量以求改变运动状态时,电机反被负载带动,进入发电机工作模式,将机械能转化为电能反馈给前级变频器。这些反馈能量被称为再生制动能量,可以通过变频器反馈回电网,或者消耗在变频器直流母线上的制动电阻中(能耗制动)。
一:产生制动能量的场合
1、起重设备的重物下放过程
2、大惯性负载的快速减速过程
3、游梁式抽油机的驴头下放过程

(1)关于变频器的“制动”和“停车”的区别:

首先,停车分为两种形式。一种形式叫“自由停车”。顾名思义,就是迅速给电机“断电”,让电机靠自己的惯性力滑行停车(OFF2停车);另一种形式叫“制动停车”。那么这个“制动停车”,法子可就多了。比如,OFF1停车,就是按照一定的斜坡减速度制动停车,或者OFF3“紧急制动”停车(按照电机的极限制动能力停车)。

第二,制动停车手段有:直流制动(就是给电通入一定的直流电);动力制动(用电阻耗能);混合制动(直流制动+动力制动);回馈制动(将发电电流注入电网);抱闸机械制动。

 (2)变频器制动的问题

电机停车时要满足在一定的时间内,是靠变频器自己制动的,是不是靠IGBT反并联的二级管把电机发的电整流到直流母线,也就是说只有电机发的电整流后大于直流母线上的电压,才能传到直流侧,而这时制动电阻消耗掉直流侧的电压,使电机回馈到直流侧的电压大雨母线上的,才使电气制动完成.
如果说制动电阻断了,是不是只有电机整流的电压大于母线上电压(220V*2.34=515V)才能回馈,电机额定转速不考虑损耗发电产生的峰值电压为380V*1.414=537V,制动时速度较低,电机发电产生的峰值电压要小于515V,是不是不能回馈制动了?
制动应该分为能耗制动和回馈制动。动力制动属于能耗制动的一种。制动单元+制动电阻的方法也属于能耗制动。把制动能量回馈到电网的方式属于回馈制动,是最环保和节能的。

不管是制动单元+制动电阻,还是回馈制动,都是检测到直流母线电压过高的时候开始工作的。这个时候电机工作在发电状态,使直流母线电压升高,如果使用制动单元+制动电阻,当直流母线电压升高到一个阀值(由制动单元决定,一般为整流电压的1.7倍以上,一般可以有一个低阀值和高阀值的简单调节)时,制动单元
的IGBT导通,接入制动电阻,是能量消耗到制动电阻上。而回馈制动有的使用一组可控硅作为回馈桥,有的是可控硅回馈桥+自耦变压器的方式,最好的是现在使用IGBT回馈桥的方式,这样在回馈过程中当电网进线电压出现瞬时的波动时,不会出现逆变颠覆,烧坏熔断器。
二、制动能量的计算
工程师在很多实际项目中会遇到选择制动单元的问题。其实要选择制动单元就需要掌握制动能量应该如何计算,需要对工艺和相关行业有较为详细地了解,比如说负载的工况、负载周期、系统配置和电机原理等等。

(1)、西门子变频器外接电阻器发热
问:西门子变频器外接电阻器发热测量器直流输出电压约550伏,而正常的只有10伏左右,是什么原因造成的:?
你所说的是制动电阻,它不是总在工作状态,它是由变频器内置的制动单元或者外置的制动单元所控制的。制动单元实际上相当于一个开关。其内部是IGBT做开关元件的。制动单元与变频器中间直流母线并联,当直流母线电压过高时(一般是在发电运行状态,比如再制动时,或者重物下放工况等),制动单元检测到电压超过其设定值,IGBT导通,制动电阻就通过制动单元并入了直流母线。电流流过制动电阻,消耗能量。把直流母线电压降低到正常状态。

答:你说的正常状态是10V左右,应该是在制动单元没有导通,制动电阻不工作的状态下。
如果导通,直流输出电压约550伏完全正常,比这高得多都正常。例如西门子制动单元高阀值为774V才导通,低阀值在673V才导通。你测量的时候电压已经降下来很多了。
制动电阻肯定是要发热的,制动能量正是以热能被消耗掉,所以这种方式并不环保,也不节能。更高级的应该是回馈制动,把能量回馈回电网。不过小容量的变频器一般都是制动单元+制动电阻模式,因为功率小,这样更方便,更简单,也节省成本。

也有故障状态,例如制动单元坏了,不管什么状态都一直导通,使电阻一直接入,电阻持续发热。这种情况你应该能观察到的。
另外,制动功率的确定计算较复杂,很多时候是靠经验来选择制动单元和制动电阻,不排除制动电阻选小了。电阻发热很严重。这种情况可以适当加大制动电阻的功率(多并联几个,但是总阻值不能变),这是在制动功率相差不大的情况下。如果相差太大,单纯加大制动电阻的功率也不行,制动单元受不了,会坏的。就要加制动单元和制动电阻了。

(2)制动单元选型怎么与变频器匹配
问:我现在70变频器型号已经选好3KW: 6SE7018-0EA61,4KW: 6SE7021-0EA61,5.5KW: 6SE7021-3EB61,工作电压为AC380V的电网。
我现在需要选制动单元的型号,我选中间回路电压DC510V-650V这个是正确的,至于里面的功率我不能很好的确定:
P20=5KW,型号为:6SE7018-0ES87-2DA1
P20=10KW,型号为:6SE7021-6ES87-2DA1
我先说说我的想法,请各位朋友帮忙确认。
1,我能否把3KW和4KW的变频器的制动单元选P20=5KW,5.5KW的变频器的制动单元选P20=10KW。
2,我能否把3KW,4KW和5.5KW的变频器的制动单元选P20=5KW。
而最后的制动电阻我就根据制动单元的匹配选型,这样应该没有问题吧!
答:选择制动单元的功率和制动电阻的功率,不要无目的的选择。首先你得制动是什么性质?时间多长?需要的制动功率是多少?他的制动周期?这些实际的现场需求搞清楚了,再谈选择制动功率单元和制动电阻。
选择制动单元首先要确定你的设备对制动的要求,然后才能计算需要多大制动单元。计算很麻烦,对制动要求不高的应用场合制动单元功率和变频器功率差不多或稍小点。

三、制动单元及制动电阻的选型

1、针对不同电压等级、不同容量的变频器(尤其是已经内置制动单元的),制动电阻的总阻值不应小于制动单元的允许值。
2、根据常用的变频器容量范围,选购一两种阻值,功率的制动电组。
3、根据系统的转动惯量、机械系统的承受能力和为达到制动停止的斜率要求考虑能耗功率(也是制动电组瞬间的最大功率)。
3.1系统的转动惯量:如果不是被拖动,含有传动比i的各级转动惯量可以使用SolidWorks大致做出来(因为机械系统也是自己设计,设计完后已经知道电机轴上的总转动惯量)。则电机轴总惯量=电机转子惯量(电机手册上有)+((负载处惯量/i2)+传动惯量)/i1。
4、根据 制动功率=K*能耗功率。可以通过串、并联的方法同时满足阻值和耗散功率的要求。例如:380V,22kW变频器,制动电组要求27Ω 那么可用并联两个56Ω=28欧 达到瞬时26KW的要求。




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陈石头

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引用HOTEAM 的回复内容:警告楼上的,不要乱发广告,小心剁你JJ

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