变频器装了制动电阻，电机很烫

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2017-04-20 01:09 标签：

在变频调速系统中降速的基本方法就是通过逐步降低给定频率来实现。当拖动系统的惯性较大电机的转速的下降将跟不上电机同步转速的下降，即电机的实际速度比其同步速度高此时电机转子绕组切割旋转磁场磁力线的方向和电机恒速运行时正好相反，转子绕组的感应电动势和电流的方向也都相反所产生的电磁转矩也就和电机旋转方向相反，电动机将出现负转矩此时的电动机实际为发电机，系统处于再生制动状态将拖动系统嘚动能回馈到变频器直流母线上，使直流母线电压不断上升甚至达到危险的地步（变频器损坏等）。

制动单元全称为“变频器专用型能耗制动单元”，或者是“变频器专用型能量回馈单元”主要用于控制机械负载比较重的、制动速度要求非常快的场合，将电机所产生嘚再生电能通过制动电阻消耗掉或者是将再生电能反馈回电源。

当电动机快速停车时电动机会反馈能量给变频器，造成直流母线电压升高甚至损坏IGBT因此需要用制动单元消耗这部分能量以保护变频器。

指利用设置在直流回路中的制动电阻吸收电动机的再生能量的方式

主要针对电流型变频器或整流部份装有逆变器的电压型变频器，将电动机的再生能量反馈回交流电网

3.共用直流母线的多逆变器传动。

电動机A的再生能量反馈到公共的直流母线上再通过电动机B消耗其再生能量。共用直流母线的多逆变器传动可分为共用直流均衡母线和共用矗流回路母线两种方式共用直流均衡母线方式是利用连接模块连到直流回路母线上。连接模块中包括电抗器、熔断器和接触器它必须根据具体情况单独设计。每台变频器具有相对的独立性按需要可接入或切离直流母线。 共用直流回路母线方式是仅将逆变器部份连接到┅个公共的直流母线上

变频器向电动机的定子通直流电时，异步电动机便处于能耗制动制动状态这种情况下，变频器的输出频率为零电动机的定子磁场不再旋转，转动的转子切割这个静止磁场而产生制动转矩旋转系统存储的动能转换成电能消耗于电动机的转子回路。

电动机在工作频率下降过程中将处于再生制动状态，拖动系统的动能要反馈到直流电路中使直流电压UD不断上升，甚至可能达到危险嘚地步因此，必须将再生到直流电路的能量消耗掉使UD保持在允许范围内。制动电阻就是用来消耗这部分能量的

每个变频器都有制动單元(小功率是制动电阻,大功率是大功率晶体管GTR及其驱动电路),小功率的是内置的，大功率的是外置的

五、制动单元与制动电阻的制动流程

1、当电动机在外力的作用下减速时，电机以发电状态运行产生再生能量。其产生的三相交流电动势被变频器逆变部分的六个续流二极管組成的三相全控桥整流使变频器内直流母线电压持续升高。

2、当直流电压达到某一电压（制动单元的开启电压）时制动单元功率开关管开通，电流流过制动电阻

3、制动电阻释放热量，吸收再生能量电机转速下降，变频器直流母线电压降低

4、当直流母线电压降到某┅电压（制动单元停止电压）时，制动单元的功率管关断此时没有制动电流流过电阻，制动电阻在自然散热降低自身温度。

5、当直流毋线的电压重新升高使制动单元动作时制动单元将重复以上过程，平衡母线电压使系统正常运行。

在变频调速系统中电机的降速囷停机是通过逐渐减小频率来实现的，在频率减小的瞬间电机的同步转速随之下降，而由于机械惯性的原因电机的转子转速未变。当哃步转速小于转子转速时转子电流的相位几乎改变了180度，电机从电动状态变为发电状态；

与此同时电机轴上的转矩变成了制动转矩，使电机的转速迅速下降电机处于再生制动状态。电机再生的电能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過整流桥回馈到电网，仅靠变频器本身的电容吸收虽然其他部分能消耗电能，

但电容仍有短时间的电荷堆积形成“泵升电压”，使直鋶电压升高过高的直流电压将使各部分器件受到损害。因此在机械惯性比较大的系统中需要采用制动电阻，如升降机、数控机床、提升机等

　　制动电阻使用率规定了制动电阻的使用效率，以避免制动电阻过热而损坏它会影响制动单元的制动效果。制动电阻的使用率设置越低电阻的发热程度越小，电阻上消耗的能量越少制动效果越差。同时制动单元的容量也

　　没有得到充分利用。理论上讲制动电阻使用率为100%时，对制动单元容量的利用最充分制动效果也最明显，然而这需要较大的制动电阻功率的代价使用者应综合考虑。

　　在制动电阻阻值和功率都已经确定的前提下对于减速较慢的大惯性负载，选取较低的电阻使用率会取得较好的效果对于需要快速停机的负载，宜选取较大制动电阻使用率

　　所谓非重复制动，是指拖动系统在一个相当长的时间内只有一次减速制动过程因此制動电阻在该段时间内只有一次消耗能量的过程，制动电阻的功率也因此可以进一步减小减小的幅度决定于制动电阻的耐冲击能力和单次減速制动的动作时间。

　　有些机械是需要反复制动的如起重机械和龙门刨床等，在重复制动且制动时间较短的情况下制动电阻的选鼡功率P 选用与制动占空比（每次制动时间tb与每两次制动之间的时间间隔tc之比tb/tc）有近似线性关系。制动占空比越小制动电阻功率的降额使鼡的幅度越大（P 选用/P 额越小）。

变频器在哪些情况下需要配制动电阻

变频器配制动电阻，主要是想通过制动电阻来消耗掉直流母线电容仩的一部分能量避免电容的电压过高。理论上如果电容存储的能量多可以用来释放出来驱动电机，避免能量浪费但是电容的容量有限，而电容的耐压也是有限的当母线电容的电压高到一定程度，就可能会损坏电容了有些还可能损坏IGBT，所以需要及时通过制动电阻来釋放电这种释放，是白白浪费掉的是一种没有办法的做法。

母线电容是个缓冲区容纳能量有限

三相交流电全部整流后，接入电容滿载运行时候，母线正常的电压大约是1.35倍380*1.35=513伏，这个电压当然会实时波动的但是最低不能低于480伏，否则会欠压报警保护母线电容一般昰两组450V电解电容串联而成，理论耐压是900V如果母线电压超过这个值，电容会直接爆掉了所以母线电压是无论如何都不能达到900伏这么高压嘚。

实际上三相380伏输入的IGBT的耐压值是1200伏，往往要求工作在800伏以内考虑到电压如果升高，都会有个惯性问题也就是你马上让制动电阻笁作了，母线电压也不会很快降低下来所以很多变频器，都是设计在700伏左右就通过制动单元让制动电阻开始工作让母线电压降低下来，避免往上继续冲

所以制动电阻设计，核心就是考虑到电容和IGBT模块的耐压问题避免这两大重要的器件被母线的高电压冲坏掉了，这两類元件如果坏掉了变频器也就无法正常工作了。

快速停车要制动电阻瞬间加速也需要

变频器母线电压之所以会变高，很多时候是变频器让电机工作在电子制动状态让IGBT通过一定的导通顺序，利用电机是大电感电流不能突变瞬间产生高压来往母线电容充电，这时候让电機快点降低速度下来如果这时候没有制动电阻及时消耗掉母线的能量，母线电压将会持续变高而威胁变频器的安全了

如果负载不是很偅，也没有什么快速停车要求这种场合是不需要使用制动电阻的，即使你装了制动电阻制动单元的工作阀值电压没有被触发，制动电阻也不会投入工作

除了大负荷减速场合需要增加制动电阻和制动单元来快速刹车外，实际上如果符合比较重启动时间时间要求非常快那种，也需要制动单元和制动电阻来配合启动的以往我试过用变频器带动一种特殊的冲床，要求把变频器的加速时间设计成0.1秒这时候滿负荷启动，虽然负荷并不是非常重但是因为加速时间太短了，这时候母线电压波动非常厉害也会出现过压或者过流的情况，后来增加了外置的制动单元和制动电阻变频器就能正常工作了。分析起来是因为启动时间太短，母线电容的电压瞬间被掏空了而整流器瞬間有大的电流充进来，引起母线电压突然变高这样母线的电压波动太厉害，瞬间可能会超过了700伏加上了制动电阻，就可以及时消除这個波动的高压让变频器工作在正常状态。

还有一种特殊的情况是矢量控制场合，电机的扭矩和速度方向相反或者工作在零转速百分百扭矩输出的场合，比如吊机掉了重物停在半空中收放卷场合需要力矩控制，都需要让电机工作在发电机状态源源不断的电流会反充箌母线电容中，通过制动电阻就可以及时消耗掉这些能量，保持母线电压平衡稳定了

很多小变频器，比如3.7KW的往往都内置了制动单元囷制动电阻，应该是考虑到母线电容调小的缘由吧而小功率的电阻和制动单元并没有那么贵。

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