變頻器制動方法與原理

變頻器供電的異步電動機(jī)電氣制動方法與原理引言在通用變頻器、異步電動機(jī)和機(jī)械負(fù)載所組成的變頻調(diào)速傳動系統(tǒng)中，當(dāng)電動機(jī)減速或者拖動位能負(fù)載下運行原理。異步電機(jī)運行原理眾所周知，異步電動機(jī)的定子上裝有一套在空間上對稱分布的三相繞組AXBYCZ1所示。當(dāng)給這三相繞組通以交流電時,則在定轉(zhuǎn)子氣隙中產(chǎn)生磁場。此磁場在任何瞬間都是三相繞組各磁場的總和。通過右手定則對圖1中不同瞬間電流與磁場方向的關(guān)系可知，合成磁場FΣ方向一致。因此隨著電流最大值依次由A相→C相→A相等順序變化，合成磁場的方向也依次指向A相→B相→C相→A相等各相繞組的軸線方向。這就是說，這個合成磁場是一個“旋轉(zhuǎn)磁場n0(步轉(zhuǎn)速與交流電源頻率成正比，而與磁場極對數(shù)成反比。圖1 旋轉(zhuǎn)磁場形成由于旋轉(zhuǎn)磁場的作用，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁場磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電勢，這個感應(yīng)電勢使閉合的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體產(chǎn)生電流，通電導(dǎo)體在磁場中又受到一個力的作用，這個作用在導(dǎo)體上的力，將使異步電2XTD圖2 旋轉(zhuǎn)力矩形成電氣制動的方法與原理(能耗制動)這兩種制動方法與制動原理分述如下。直流制動直流制動是使變頻器向異步電動機(jī)的定子任意兩相通以直流電，異步電動機(jī)便處于能耗制動狀態(tài)。這種情況下變頻器的輸出頻率為零，異步電動機(jī)的定子磁場不再旋轉(zhuǎn)。直流制動主要用于準(zhǔn)確停車與防止起動前電動機(jī)由于外因引起的不規(guī)則自由旋轉(zhuǎn)(如風(fēng)機(jī)類負(fù)載)。當(dāng)直流制動用于準(zhǔn)確停車時，一般都應(yīng)先進(jìn)行再生發(fā)電制動，在電動機(jī)減速到較低時，進(jìn)行直流制動。這是因為高速時進(jìn)行直流制動，異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電流的頻率與幅值都很高，轉(zhuǎn)子鐵損很大，導(dǎo)致電動機(jī)發(fā)fDB再進(jìn)行直流制動，只要合理調(diào)整fDBUDB就可確3能轉(zhuǎn)換成電能消耗于異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路中。圖3的(a)與(b)還說明這種制動與通入直流電的極性無關(guān)。圖3 直流制動原理再生發(fā)電制動當(dāng)給定頻率降低時，定子旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度降低或位能負(fù)載下放倒拉。此時異步電動機(jī)轉(zhuǎn)反向，如圖4(與阻力矩同向)法一般有如下三種:圖4 發(fā)電狀態(tài)動力制動這種方法就是通過與直流回路濾波電容并聯(lián)的放電電阻，將這部分電能消耗掉，因此也稱再55中虛線框內(nèi)為制動單元(PW)，它包括內(nèi)部制動電阻RB，制動用VB等，VB所以西門子公司資料稱“脈沖電阻”(PulsedResistor)。此單元實際上只起消耗電能防止直流側(cè)過電壓的作用。它并不起制動作用，但人們習(xí)慣稱此單元為制動單元。要提高制動的快速性，就5H，GREB，REB阻值與功率應(yīng)符合產(chǎn)品樣本要求。圖5 動力制動再生制動這種方法就是通過與整流器反并聯(lián)的回饋單元，將這部分電能回饋給電網(wǎng)如圖6所示，這種情況整流單元也必須采用晶閘管整流元件，一般采用邏輯無環(huán)流工作方式?；仞亞卧c電網(wǎng)之間應(yīng)串接一臺自耦變壓器，此種制動方法雖然可以把旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)存儲的能量回饋給電網(wǎng)，但對供電電網(wǎng)的要求比較高;一是電網(wǎng)電壓波動要小，且必須可靠;二是電網(wǎng)短路容量要大，否則在回饋期間，電源電壓偏低或電源被切斷，有源逆變器就會迅速直通，引起換流失敗，燒壞快速熔斷器及晶閘管元件。因此，對電網(wǎng)電壓波動較大(如帶有電爐負(fù)載的電網(wǎng))，或采用接觸式供電(如行車、機(jī)車車輛)的場合以采用動力制動為好，雖然浪費了一點電能，但可靠性大大提高。圖6 回饋單元直流公共母線7電動機(jī)吸收工作在發(fā)電狀態(tài)電動機(jī)的電能,但當(dāng)發(fā)電狀態(tài)多于電動狀態(tài)時,吸收能力不足仍將引起直流過電壓，因此還需要有前面兩種方法之一(7中虛線框所示)做后備吸收才較完美。圖7 直流公共母線結(jié)束語通用型變頻器在異步電動機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)中已得到了越來越廣泛的應(yīng)用。為了滿足生產(chǎn)機(jī)械快速制動與準(zhǔn)確停車等方面的要求，必須對異步電動機(jī)進(jìn)行制動，而機(jī)械抱閘閘皮容易磨損，維護(hù)工作量