在變頻調速系統中，電機的降速和停機是通過(guò)逐漸減小頻率來(lái)實(shí)現的，在頻率減小的瞬間，電機的同步轉速隨之下降，而由于機械慣性的原因，電機的轉子轉速未變。當同步轉速小于轉子轉速時(shí)，轉子電流的相位幾乎改變了 180 度，電機從電動(dòng)狀態(tài)變?yōu)榘l(fā)電狀態(tài)；與此同時(shí)，電機軸上的轉矩變成了制動(dòng)轉矩，使電機的轉速迅速下降，電機處于再生制動(dòng)狀態(tài)。電機再生的電能經(jīng)續流二極管全波整流后反饋到直流電路。

 

由于直流電路的電能無(wú)法通過(guò)整流橋回饋到電網(wǎng)，僅靠變頻器本身的電容吸收，雖然其他部分能消耗電能，但電容仍有短時(shí)間的電荷堆積，形成“泵升電壓”，使直流電壓升高。過(guò)高的直流電壓將使各部分器件受到損害。

 

因此，對于負載處于發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)中必須采取必需的措施處理這部分再生能量。處理再生能量的方法： 能耗制動(dòng)和回饋制動(dòng).

 

能耗制動(dòng)的工作方式

能耗制動(dòng)采用的方法是在變頻器直流側加放電電阻單元組件，將再生電能消耗在功率電阻上來(lái)實(shí)現制動(dòng)。這是一種處理再生能量的最直接的辦法，它是將再生能量通過(guò)專(zhuān)門(mén)的能耗制動(dòng)電路消耗在電阻上，轉化為熱能，因此又被稱(chēng)為“電阻制動(dòng)”，它包括制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻二部分。

 

制動(dòng)單元

制動(dòng)單元的功能是當直流回路的電壓 Ud 超過(guò)規定的限值時(shí)（如660V 或 710V），接通耗能電路，使直流回路通過(guò)制動(dòng)電阻后以熱能方式釋放能量。制動(dòng)單元可分內置式和外置式二種，前者是適用于小功率的通用變頻器，后者則是適用于大功率變頻器或是對制動(dòng)有特殊要求的工況中。 從原理上講， 二者并無(wú)區別， 都是作為接通制動(dòng)電阻的“開(kāi)關(guān)”，它包括功率管、電壓采樣比較電路和驅動(dòng)電路。

 

制動(dòng)電阻

制動(dòng)電阻是用于將電機的再生能量以熱能方式消耗的載體，它包括電阻阻值和功率容量?jì)蓚€(gè)重要的參數。 通常在工程上選用較多的是波紋電阻和鋁合金電阻兩種：前者采用表面立式波紋有利于散熱減低寄生電感量，并選用高阻燃無(wú)機涂層，有效保護電阻絲不被老化，延長(cháng)使用壽命；后者電阻器耐氣候性、耐震動(dòng)性，優(yōu)于傳統瓷骨架電阻器，廣泛應用于高要求惡劣工控環(huán)境使用，易緊密安裝、易附加散熱器，外型美觀(guān)。

 

制動(dòng)過(guò)程

能耗制動(dòng)的過(guò)程如下：A、當電機在外力作用下減速、反轉時(shí)（包括被拖動(dòng)），電機即以發(fā)電狀態(tài)運行，能量反饋回直流回路，使母線(xiàn)電壓升高；B、當直流電壓到達制動(dòng)單元開(kāi)的狀態(tài)時(shí)，制動(dòng)單元的功率管導通，

 

電流流過(guò)制動(dòng)電阻；C、制動(dòng)電阻消耗電能為熱能，電機的轉速降低，母線(xiàn)電壓也降低；D、母線(xiàn)電壓降至制動(dòng)單元要關(guān)斷的值，制動(dòng)單元的功率管截止，制動(dòng)電阻無(wú)電流流過(guò)；E、采樣母線(xiàn)電壓值，制動(dòng)單元重復 ON/OFF 過(guò)程，平衡母線(xiàn)電壓，使系統正常運行。

 

制動(dòng)單元與制動(dòng)電阻的選配

 

A、首先估算出制動(dòng)轉矩=（(電機轉動(dòng)慣量+電機負載測折算到電機測的轉動(dòng)慣量）*（制動(dòng)前速度-制動(dòng)后速度））/375*減速時(shí)間-負載轉矩

 

一般情況下，在進(jìn)行電機制動(dòng)時(shí)，電機內部存在一定的損耗，約為額定轉矩的 18%-22%左右，因此計算出的結果在小于此范圍的話(huà)就無(wú)需接制動(dòng)裝置；

 

B、接著(zhù)計算制動(dòng)電阻的阻值=制動(dòng)元件動(dòng)作電壓值的平方/（0.1047*(制動(dòng)轉矩-20%電機額定轉矩）*制動(dòng)前電機轉速）

 

在制動(dòng)單元工作過(guò)程中，直流母線(xiàn)的電壓的升降取決于常數 RC，R 即為制動(dòng)電阻的阻值，C 為變頻器內部電解電容的容量。這里制動(dòng) 單元動(dòng)作電壓值一般為 710V。

 

C、然后進(jìn)行制動(dòng)單元的選擇

 

在進(jìn)行制動(dòng)單元的選擇時(shí)，制動(dòng)單元的工作最大電流是選擇的唯一依據，其計算公式如下：

 

制動(dòng)電流瞬間值=制動(dòng)單元直流母線(xiàn)電壓值/制動(dòng)電阻值

 

D、最后計算制動(dòng)電阻的標稱(chēng)功率

 

由于制動(dòng)電阻為短時(shí)工作制，因此根據電阻的特性和技術(shù)指標，我們知道電阻的標稱(chēng)功率將小于通電時(shí)的消耗功率，一般可用下式求得：

 

制動(dòng)電阻標稱(chēng)功率 = 制動(dòng)電阻降額系數 X 制動(dòng)期間平均消耗功率 X 制動(dòng)使用率%

 

制動(dòng)特點(diǎn)

能耗制動(dòng)（電阻制動(dòng)）的優(yōu)點(diǎn)是構造簡(jiǎn)單， 缺點(diǎn)是運行效率降低，特別是在頻繁制動(dòng)時(shí)將要消耗大量的能量，且制動(dòng)電阻的容量將增大。

 

MM440 一起使用的制動(dòng)電阻如何起到其作用

使用制動(dòng)電阻時(shí)應注意：制動(dòng)周期在 P1237 中選擇，同時(shí)應將 P1240 設置為 0 用以禁止直流電壓控制器。切記！不然，制動(dòng)單元是不工作的，所以制動(dòng)電阻也不發(fā)熱！

 

使用直流母線(xiàn)電壓調節器可以起到限制直流母線(xiàn)電壓升高的效果，但是它是以犧牲制動(dòng)轉矩而實(shí)現的，所以要慎用。

 

制動(dòng)電阻的的制動(dòng)周期主要是斬波器的接通時(shí)間和制動(dòng)電阻的冷卻時(shí)間的比，選擇什么樣的周期并不是特別重要，最重要的是根據你的負載需要，是重載還是清載，制動(dòng)時(shí)間的長(cháng)來(lái)選擇。

 

值得注意的是制動(dòng)電阻的功率選擇不是越大越好，一定要小于 2.4 倍的變頻器的額定功率，另要考慮續流二極管的帶載能力。

 

制動(dòng)電阻的阻值要不能太小，否則會(huì )燒毀變頻器，在使用大全內說(shuō)明了允許的最小阻值

 

制動(dòng)周期，其實(shí)就是電子開(kāi)關(guān)的通斷比。他的通斷比是固定的（當你設置這個(gè)參數以后），但是實(shí)際制動(dòng)時(shí)間長(cháng)短，不是固定的，是隨著(zhù)電機制動(dòng)工況變化的。

 

也許 1S 完成制動(dòng)，也許 10S 完成制動(dòng)。這要看你的制動(dòng)電流對直流母線(xiàn)充電的積累與制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻放電的能力情況，決定制動(dòng)單元的制動(dòng)過(guò)程。

 

制動(dòng)周期的參數設置不是主要，主要的是選擇制動(dòng)電流能夠滿(mǎn)足制動(dòng)要求且保證在制動(dòng)過(guò)程中的直流母線(xiàn)電壓保持相對穩定不會(huì )繼續升高。

 

換句話(huà)說(shuō)，制動(dòng)的設計技巧是，通過(guò)對制動(dòng)電阻阻值的確定和功率的確定，保證制動(dòng)過(guò)程使變頻器直流母線(xiàn)電壓恒定，且電阻不因發(fā)熱快速老化。至于制動(dòng)周期的參數，設為 5%或者 100%，我認為都是可以的。它只影響制動(dòng)的暫態(tài)過(guò)程，并不能左右最終的制動(dòng)結果。