變頻器制動電阻的作用原理

在使用變頻器的電氣控制系統(tǒng)中，對于采用功率稍大一些的變頻器作為拖動電動機運行的器件時，都采用了不同電阻值不同功率的制動電阻，那么您了解變頻器制動電阻的作用原理嗎？您清楚在怎樣情況需要采用制動電阻、什么情況下不需要制動電阻嗎？

制動電阻的作用原理

當運行中的電機接到停止運行的指令，進入減速階段時，由于電機是由銅線繞制的一組一組線圈，構成了一組一組的電感線圈，根據電感元件的特性可知，在給電感加上電后然后斷開給電感供電的電源，在斷開給電感供電的一瞬間，電感兩端就會產生一個很高的電動勢（也就是較高的一個電壓）。因此運行中的電機接到停止運行的指令，進入減速階段時電動機的接線端子就會瞬間產生一個很高的電壓，這個電壓直接加到變頻器中IGBT逆變橋及整流橋正負極性的兩端，就有可能把整流橋或IGBT損壞。

為了避免正在運行的電動機接到停止指令后瞬間發(fā)出的高電壓導致變頻器中IGBT逆變橋及整流橋損壞的情況出現(xiàn)，設計人員設計出了變頻器制動電阻電路。變頻器制動電阻電路的作用原理是這樣的：

當電動機發(fā)出高電壓加到整流橋或IGBT逆變橋時，直流側電壓開始升高，當電壓升高到一定閾值后，控制制動電阻是否接入的一個IGBT就會從截止狀態(tài)進入到導通狀態(tài)，接通變頻器制動電阻放電電路，將電動機發(fā)出的高電壓通過變頻器制動電阻電路泄放掉，從而保護整流橋或IGBT逆變橋不被損壞。當把電動機發(fā)出的高電壓通過制動電阻以熱能的形式消耗掉后，這時加到整流橋或IGBT逆變橋直流側電壓開始降低，當降低到一定閾值后，控制制動電阻是否接入的一個IGBT就會從導通狀態(tài)進入到截止狀態(tài)，制動電阻不再工作。

什么情況下變頻器需要外接制動電阻。

一般情況下，由于各廠家的設計理念不同，直流側的電容在設計上可能存在差異。當變頻器中所使用的濾波電容電容量足夠大，在工作時，能夠吸收較多的能量，使用工況不是十分嚴苛時，就不需要接制動電阻。

如果電動機所拖動的負載不是很重，對電動機的停止運行也沒有什么快速停止運行的要求時，可以不用外接制動電阻。這種場合是不需要使用制動電阻的，即使你裝了制動電阻，制動單元的工作閥值電壓沒有被觸發(fā)，制動電阻也不會投入工作。

有些設備在停止運行時需要快速讓電動機從高速運轉狀態(tài)轉入停止運轉狀態(tài)就需要外接制動電阻。對于有些設備需要電動機瞬間加速時也需要外接制動電阻的。

有些設備的電動機所拖動的負荷比較重，對于電動機的啟動時間要求非?？鞎r，就需要外接制動電阻。之前廣州科譽的工程師曾試過用變頻器帶動登機橋的行走電機，要求把變頻器的加速時間設計成0.1秒，這時候滿負荷啟動，雖然負荷并不是非常重，但是因為加速時間太短了，這時候母線電壓波動非常厲害，致使登機橋一啟動就出現(xiàn)過壓或者過流的情況，后來增加了外置的制動單元和制動電阻，變頻器就能正常工作了。

對于需要使用矢量控制的場合，也需要外接制動電阻。例如電梯設備，電梯的曳引電動機經常工作在正轉運行和反轉運行兩種交互狀態(tài)，每次運行完進入停止狀態(tài)時，曳引電動機都會工作在短時的發(fā)電機狀態(tài)，源源不斷的電流會反充到母線電容中，通過制動電阻，就可以及時消耗掉這些能量，保持母線電壓平衡穩(wěn)定、避免整流橋或IGBT逆變橋損壞的情況下出現(xiàn)了。

審核編輯：黃飛