變頻器能耗制動斬波控制原理
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- 發布時間:2022-10-25
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變頻器能耗制動斬波控制原理
能耗制動是一種利用電阻將電機送回的電能轉化為熱能消耗掉的制動方式,制動電阻接在DC電路上,能量流動路徑為:機械設備的機械能——電機產生的電能——逆變器的DC電路——制動電阻——熱能。能耗制動電路的設計涉及制動電阻的阻值和功率、制動單元的功率、控制方式等,制動電阻的功率和制動單元的功率主要與制動電路本身的規格有關。制動電阻值一方面受制動能力的限制,另一方面與流經逆變器的瞬時電流有關。因此,它是一個需要精心設計的重要參數,而制動單元的控制方式關系到能否有效控制制動過程。
逆變器在電動運行時,DC電壓接近交流的峰值,約為540V V,制動運行時,DC電壓應高于交流的峰值,例如應在620V左右,這樣才能使整流二極管持續關斷,不再有電網能量注入逆變器。但DC電壓不應超過IGBT的耐壓水平,并留有一定的裕量,即應低于過電壓保護時的電壓值。例如,當DC過壓保護值為780V時,制動時的DC電壓上限可為720V V左右,在再生制動時,反饋到DC電路的電能在電容器中積累,導致電容器端電壓上升。再生功率越高,電壓上升越快,即上升斜率越大。當DC電壓在制動操作期間上升到電壓上限時,制動單元的控制電路接通制動斬波器,并且電阻器并聯連接到DC電路。
能耗制動電阻消耗的能量來自DC電路,應該不小于制動所需的再生發電能量。因此,當制動單元開啟時,流經電阻的電流一部分來自逆變器,另一部分來自電容中電能的釋放。電容器中電能的釋放將導致DC電壓的降低。再生功率越低,再生功率與電阻消耗的功率之差越大,DC電壓下降越快,即下降斜率越大。當DC電壓在制動操作期間下降到電壓下限時,制動單元的控制電路關閉斬波裝置,并且電阻器從DC電路切斷。
這樣,通斷交替使得DC電壓交替上升和下降,構成了斬波能耗制動控制模式。在斬波能耗制動控制時,DC電壓在固定范圍內變化,因此存儲在電容中的電能在一定范圍內波動,平均值保持不變,從而保證電阻上消耗的平均功率恰好等于逆變器送回的再生功率。至于再生功率本身的控制,與頻率和電機磁鏈有關,受逆變器工作狀態控制。換句話說,能耗制動時,逆變器控制部分通過逆變器控制制動功率,而制動單元負責消耗制動電阻上所有送回DC電路的電能。制動單元的運行僅取決于DC電壓,這就是制動單元可以變頻器安裝的原因。
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