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安川變頻器制動單元

制動單元，全稱為“變頻器型能耗制動單元”，或者是“變頻器型能量回饋單元”，主要用于控制機(jī)械負(fù)載比較重的、制動速度要求非常快的場合，將電機(jī)所產(chǎn)生的再生電能通過制動電阻消耗掉，或者是將再生電流反饋回電流。
一、制動單元的產(chǎn)生背景
　　在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，降速的基本方法就是通過逐步降低給定頻率來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)拖動系統(tǒng)的慣性較大，電機(jī)的轉(zhuǎn)速的下降將跟不上電機(jī)同步轉(zhuǎn)速的下降，即電機(jī)的實(shí)際速度比其同步速度高，此時電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組切

割旋轉(zhuǎn)磁場磁力線的方向和電機(jī)恒速運(yùn)行時正好相反，轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電動勢和電流的方向也都相反，所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩也就和電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向相反，電動機(jī)將出現(xiàn)負(fù)轉(zhuǎn)矩，此時的電動機(jī)實(shí)際為發(fā)電機(jī)，系統(tǒng)處于再生制動狀態(tài)，將拖動系統(tǒng)的動能回饋到變頻器直流母線上，使直流母線電壓不斷上升，甚至達(dá)到危險的地步（變頻器損壞等）。
二、制動單元的主要功能
　　在某些應(yīng)用場合，需要快速降速，根據(jù)異步電動機(jī)原理可知，若滑差越大轉(zhuǎn)矩也越大，同理制動轉(zhuǎn)矩將隨著降速速率的加大而增大，使系統(tǒng)降速時間大大縮短，能量回饋大大加快，直流母線電壓快速上升，因此必須將該回饋能量迅速消耗掉，保持直流母線電壓在某一安全范圍以下。制動單元系統(tǒng)的主要功能就是能快速將該能量消耗掉（能量由制動電阻轉(zhuǎn)換成熱能散發(fā)）。它有效的彌補(bǔ)了普通變頻器的制動速度慢、制動轉(zhuǎn)矩?。?le;20％額定轉(zhuǎn)矩）的缺點(diǎn)，對于一些需快速制動但頻度較低的場合非常適用。
三、制動單元的動作過程
　　3.1、當(dāng)電動機(jī)在外力的作用下減速時，電機(jī)以發(fā)電狀態(tài)運(yùn)行，產(chǎn)生再生能量。其產(chǎn)生的三相交流電動勢被變頻器逆變部分的六個續(xù)流二極管組成的三相全控橋整流，使變頻器內(nèi)直流母線電壓持續(xù)升高。
　　3.2、當(dāng)直流電壓達(dá)到某一電壓（制動單元的開啟電壓）時，制動單元功率開關(guān)管開通，電流流過制動電阻。
　　3.3、制動電阻釋放熱量，吸收再生能量，電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，變頻器直流母線電壓降低。
　　3.4、當(dāng)直流母線電壓降到某一電壓（制動單元停止電壓）時，制動單元的功率管關(guān)斷。此時沒有制動電流流過電阻，制動電阻在自然散熱，降低自身溫度。
　　3.5、當(dāng)直流母線的電壓重新升高使制動單元動作時，制動單元將重復(fù)以上過程，平衡母線電壓，使系統(tǒng)正常運(yùn)行。
四、制動單元的優(yōu)點(diǎn)
　　由于制動單元的工況屬于短時工作，即每次的通電時間很短，在通電時間內(nèi)，其溫升遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到穩(wěn)定溫升；而每次通電后的間歇時間則較長，在間歇時間內(nèi)，其溫度足以降到與環(huán)境溫度相同，因此制動電阻的額定功率將大大降低，價格也隨之下降；另外由于IGBT只有一個，制動時間為ms級，對功率管開通與關(guān)斷的暫態(tài)性能指標(biāo)要求低，甚至要求關(guān)斷時間盡量短，以減少關(guān)斷脈沖電壓，保護(hù)功率管；控制機(jī)理也相對簡單，實(shí)現(xiàn)較為容易。
　　由于有以上優(yōu)點(diǎn)，因此它廣泛應(yīng)用于起重機(jī)等勢能負(fù)載及需快速制動但為短時工作制的場合。
五、制動電阻
　　電動機(jī)在工作頻率下降過程中，將處于再生制動狀態(tài)，拖動系統(tǒng)的動能要反饋到直流電路中，使直流電壓UD不斷上升，甚至可能達(dá)到危險的地步。因此，必須將再生到直流電路的能量消耗掉，使UD保持在允許范圍內(nèi)。制動電阻就是用來消耗這部分能量的。
　　每個變頻器都有制動單元（小功率是制動電阻,大功率是大功率晶體管GTR及其驅(qū)動電路）,小功率的是內(nèi)置的，大功率的是外置的。