变频器的制动方式概述

2017-06-04 72 0

不少生产机械在运行中需快速减速或停车,有些设备要求保持若干台设备前后一定转速差或拉伸率,这时会产生发电制动问题、使电动机运行于第二或第四象限。对变频器,若输出频率降低、电动机转速跟随频率同样降低,会产生制动过程,由制动产生的再生能量返回到变频器侧,这些功率可用电阻发热消耗或反馈回电网。为改善变频系统制动能力,不能依靠增加变频器容量来解决再生能量问题,需选用制动电阻、制动单元或功率再生变换器等选件。变频系统减速期间,产生的再生能量若不通过热消耗方式消耗掉,而把能量返送回变频器电源侧的方法叫“再生能量回馈法”;实际应用中实现“再生能量回馈”需要“能量回馈单元”选件。

然而实际应用中,大多通用变频器采用电压源控制方式,其中间直流环节有大电容钳制直流电压使之不能迅速反向,整流回路又通常采用不可控整流桥、不能使电流反向,因此实现回馈制动与四象限运行较困难。

图6-1 变频器调速系统的两种运行状态

图6-1 为变频器调速系统的电动与发电两种运行状态。变频调速系统中,电动机降速与停机通过逐渐减小频率实现;频率减小瞬间电动机同步转速随之下降,而因机械惯性转子转速未变。当同步转速 ω1 小于转子转速 ω 时,转子电流相位几乎改变 180°,电动机从电动状态转变为发电状态;同时电动机轴上的转矩变成制动转矩 Te,使电动机转速迅速下降、处于再生制动状态。电动机再生电能 P 经续流二极管全波整流后反馈到直流电路。因直流电路电能无法经整流桥回馈电网,仅靠变频器自身电容吸收,虽然其他部分能消耗电能,但电容仍有短时间电荷堆积、形成“泵升电压”、使直流电压 Ud 升高,过高直流电压将损坏各部分器件。因此对处于发电制动状态的负载,必须采取措施处理这部分再生能量。

通用电压型变频器只能运行于一、三象限(电动状态),故下列应用场合用户必须考虑配套制动方式:

1)电动机拖动大惯量负载(如离心机、龙门刨、巷道车、行车的大小车等)并要求急剧减速或停车;

2)电动机拖动位能负载(如电梯、起重机、矿井提升机等);

3)电动机经常处于被拖动状态(如离心机副机、造纸机导纸辊电机、化纤机械牵伸机等)。

以上几类负载的共同特点是:要求电动机不仅运行于电动状态(一、三象限),而且运行于发电制动状态(二、四象限)。为使系统在发电制动状态正常工作,必须采取适当的制动方式。

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