变频器调速系统有电动与发电两种运行状态,如图2-1 所示。变频调速系统中电动机减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 n1 小于转子转速 n 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、使转速迅速下降、处于再生制动状态。电动机再生的电能 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、仅靠变频器本身电容器吸收,虽然其他部分能消耗一定电能,但电容器仍有短时间电荷堆积、形成“泵升电压”、使直流电压 Ud 升高。过高直流电压将损害各部分器件,故对处于发电制动状态的负载必须采取措施处理再生能量。
图2-1 变频器调速系统的两种运行状态
通用电压型变频器只能运行于一、三象限(电动状态),故以下应用场合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、造纸机导纸辊电动机、化纤机械牵伸机等)。这些负载共同特点是要求电动机不仅运行于电动状态(一、三象限)、还要运行于发电制动状态(二、四象限),须采取适当制动方式才能正常工作。