變頻器中制動電阻是起什么作用呢？

從變頻器的工作原理可知，改變電機工作電源頻率需要經(jīng)過整流-->逆變的過程，制動電阻就處在整流后的位置，見下圖⑧和⑨之間的電阻：

那么制動電阻是起什么作用呢？

下圖示例中：

當電機處在減速階段時，電機開始向變頻器反饋能量，即P-brake；

然后直流側電壓開始升高，當電壓升高到一定閾值后，制動斬波器(BRC)處于ON的狀態(tài)，此時反饋的能量開始釋放到制動電阻上，即Pv

由于多余的能量通過制動電阻以熱能的形式消耗掉，因此直流側電壓開始降低，當降低到一定閾值后，制動斬波器(BRC)處于OFF的狀態(tài)，制動電阻不再工作。

以上就是制動電阻工作的原理及流程。

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。

有些產(chǎn)品電容大，在工作時，能夠吸收較多的能量，當工況不十分嚴苛時，可能就不需要制動電阻也能正常工作。

有些產(chǎn)品電容小，無法吸收反饋能量，此時加制動電阻就十分必要的，像SEW的MDX61B或者MC07B不加制動電阻時，如果報警F04或者F07，很有可能就是因為沒有制動電阻的原因。

制動電阻的作用

1、保護變頻器不受再生電能的危害

電機在快速停車過程中，由于慣性作用，會產(chǎn)生大量的再生電能，如果不及時消耗掉這部分再生電能，就會直接作用于變頻器的直流電路部分，輕者，變頻器會報故障，重者，則會損害變頻器；制動電阻的出現(xiàn)，很好的解決了這個問題，保護變頻器不受電機再生電能的危害。

2、保證電電源網(wǎng)絡的平穩(wěn)運行

制動電阻將電機快速制動過程中的再生電能直接轉化為熱能，這樣再生電能就不會反饋到電源電網(wǎng)絡中，不會造成電網(wǎng)電壓波動，從而起到了保證電源網(wǎng)絡的平穩(wěn)運行的作用。

變頻器配制動電阻，主要是想通過制動電阻來消耗掉直流母線電容上的一部分能量，避免電容的電壓過高。理論上如果電容存儲的能量多，可以用來釋放出來驅動電機，避免能量浪費，但是電容的容量有限，而電容的耐壓也是有限的，當母線電容的電壓高到一定程度，就可能會損壞電容了，有些還可能損壞IGBT，所以需要及時通過制動電阻來釋放電，這種釋放，是白白浪費掉的，是一種沒有辦法的做法。

母線電容是個緩沖區(qū)，容納能量有限

三相交流電全部整流后，接入電容，滿載運行時候，母線正常的電壓大約是1.35倍，380*1.35=513伏，這個電壓當然會實時波動的，但是最低不能低于480伏，否則會欠壓報警保護。母線電容一般是兩組450V電解電容串聯(lián)而成，理論耐壓是900V，如果母線電壓超過這個值，電容會直接爆掉了，所以母線電壓是無論如何都不能達到900伏這么高壓的。

實際上，三相380伏輸入的IGBT的耐壓值是1200伏，往往要求工作在800伏以內，考慮到電壓如果升高，都會有個慣性問題，也就是你馬上讓制動電阻工作了，母線電壓也不會很快降低下來，所以很多變頻器，都是設計在700伏左右就通過制動單元讓制動電阻開始工作，讓母線電壓降低下來，避免往上繼續(xù)沖。

所以制動電阻設計，核心就是考慮到電容和IGBT模塊的耐壓問題，避免這兩大重要的器件被母線的高電壓沖壞掉了，這兩類元件如果壞掉了，變頻器也就無法正常工作了。

快速停車要制動電阻，瞬間加速也需要

變頻器母線電壓之所以會變高，很多時候是變頻器讓電機工作在電子制動狀態(tài)，讓IGBT通過一定的導通順序，利用電機是大電感電流不能突變，瞬間產(chǎn)生高壓來往母線電容充電，這時候讓電機快點降低速度下來。如果這時候沒有制動電阻及時消耗掉母線的能量，母線電壓將會持續(xù)變高而威脅變頻器的安全了。

如果負載不是很重，也沒有什么快速停車要求，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。

除了大負荷減速場合需要增加制動電阻和制動單元來快速剎車外，實際上如果符合比較重，啟動時間時間要求非?？炷欠N，也需要制動單元和制動電阻來配合啟動的，以往我試過用變頻器帶動一種特殊的沖床，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，也會出現(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。分析起來，是因為啟動時間太短，母線電容的電壓瞬間被掏空了，而整流器瞬間有大的電流充進來，引起母線電壓突然變高，這樣母線的電壓波動太厲害，瞬間可能會超過了700伏，加上了制動電阻，就可以及時消除這個波動的高壓，讓變頻器工作在正常狀態(tài)。

還有一種特殊的情況，是矢量控制場合，電機的扭矩和速度方向相反，或者工作在零轉速百分百扭矩輸出的場合，比如吊機掉了重物停在半空中，收放卷場合需要力矩控制，都需要讓電機工作在發(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)定了。

很多小變頻器，比如3.7KW的，往往都內置了制動單元和制動電阻，應該是考慮到母線電容調小的緣由吧，而小功率的電阻和制動單元并沒有那么貴。返回搜狐，查看更多。

制動電阻的選擇

制動電阻的選擇除受到變頻器專用型能耗制動單元最大允許電流的限制外，與制動單元也并無明確的對應關系，其阻值主要根據(jù)所需制動轉矩的大小選擇。

功率根據(jù)電阻的阻值和使用率確定。制動電阻阻值的選定有一個不可違背的原則：應保證流過制動電阻的電流IC小于制動單元的允許最大電流輸出能力，即：R > 800/Ic

其中：800 —— 變頻器直流側所可能出現(xiàn)的最大直流電壓。

Ic —— 制動單元的最大允許電流。

為充分利用所選用的變頻器專用型制動單元的容量，通常制動電阻阻值的選取以接近上式計算的最小值為最經(jīng)濟、同時還可獲得最大的制動轉矩，然而這需要較大的制動電阻功率。在某些情況下，并不需要很大的制動轉矩，此時比較經(jīng)濟的辦法是選擇較大的制動電阻阻值、也因此可以減小制動電阻的功率，從而減少購買制動電阻所需的費用，這樣的代價是制動單元的容量沒有得到充分利用。

制動電阻的計算

在選定了制動電阻的阻值以后，應該確定制動電阻的功率值，制動電阻功率的選取相對比較繁瑣，它與很多因素有關。

制動電阻消耗的瞬時功率按下式計算：P 瞬= 7002 /R

按上式計算得到的制動電阻功率值是制動電阻可以長期不間斷的工作可以耗散的功率數(shù)值，然而制動電阻并非是不間斷的工作，這種選取存在很大的浪費，在本產(chǎn)品中，可以選擇制動電阻的使用率，它規(guī)定了制動電阻的短時工作比率。制動電阻實際消耗的功率按下式計算：

P 額=7002 /R×rB%

rB%：制動電阻使用率。

實際使用中，可以按照上式選擇制動電阻功率，也可以根據(jù)所選取的制動電阻阻值和功率，反過來計算制動電阻所能夠承受的使用率，從而正確設置，避免制動電阻過熱而損壞。

制動電阻使用功率的計算

制動電阻使用率規(guī)定了制動電阻的使用效率，以避免制動電阻過熱而損壞，它會影響制動單元的制動效果。制動電阻的使用率設置越低，電阻的發(fā)熱程度越小，電阻上消耗的能量越少，制動效果越差。同時，制動單元的容量也沒有得到充分利用。

理論上講，制動電阻使用率為100%時，對制動單元容量的利用最充分，制動效果也最明顯，然而這需要較大的制動電阻功率的代價，使用者應綜合考慮。在制動電阻阻值和功率都已經(jīng)確定的前提下，對于減速較慢的大慣性負載，選取較低的電阻使用率會取得較好的效果。對于需要快速停機的負載，宜選取較大制動電阻使用率。

審核編輯：黃飛

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