【制動電阻常識】制動電阻與制動單元可有效解決變頻器過電壓

      制動電阻與制動單元可有效解決變頻器過電壓問題
      對于減速（從高速轉(zhuǎn)為低速，但不停車）時因負(fù)載的GD2（飛輪轉(zhuǎn)矩）過大而產(chǎn)生的過電壓，可以采取適當(dāng)延長減速時間的方法來解決。其實這種方法也是利用再生制動原理，延長減速時間只是控制負(fù)載的再生電壓對變頻器的充電速度，使變頻器本身的20%的再生制動能力得到合理利用而已。至于那些由于外力的作用（包括位能下放）而使電機處于再生狀態(tài)的負(fù)載，因其正常運行于制動狀態(tài)，再生能量過高無法由變頻器本身消耗掉，因此不可能采用直流制動或延長減速時間的方法。

      再生制動與直流制動相比，具有較高的制動轉(zhuǎn)矩，而且制動轉(zhuǎn)矩的大小可以跟據(jù)負(fù)載所需的制動力矩（即再生能量的高低）由變頻器的制動單元自動控制。因此再生制動最適用于在正常工作過程中為負(fù)載提供制動轉(zhuǎn)矩。

       一、再生制動的方法：
      1．能量消耗型
這種方法是在變頻器直流回路中并聯(lián)一個制動電阻，通過檢測直流母線電壓來控制一個功率管的通斷。在直流母線電壓上升至700V左右時，功率管導(dǎo)通，將再生能量通入制動電阻，以熱能的形式消耗掉，從而防止直流電壓的上升。由于再生能量沒能得到利用，因此屬于能量消耗型。同為能量消耗型，它與直流制動的不同點是將 能量消耗于電機之外的制動電阻上，電機不會過熱，因而可以較頻繁的工作。

      2．并聯(lián)直流母線吸收型
      適用于多電機傳動系統(tǒng)（如牽伸機），在這個系統(tǒng)中，每臺電機均需一臺變頻器，多臺變頻器共用一個網(wǎng)側(cè)變流器，所有的逆變部并接在一條共用直流母線上。這種 系統(tǒng)中往往有一臺或數(shù)臺電機正常工作于制動狀態(tài)，處于制動狀態(tài)的電機被其它電動機拖動，產(chǎn)生再生能量，這些能量再通過并聯(lián)直流母線被處于電動狀態(tài)的電機所 吸收。在不能完全吸收的情況下，則通過共用的制動電阻消耗掉。這里的再生能量部分被吸收利用，但沒有回饋到電網(wǎng)中。

      3．能量回饋型：
      能量回饋型的變頻器網(wǎng)側(cè)變流器是可逆的，當(dāng)有再生能量產(chǎn)生時，可逆變流器將再生能量回饋給電網(wǎng)，使再生能量得到完全利用。但這種方法對電源的穩(wěn)定性要求較高，一旦突然停電，將發(fā)生逆變顛覆。

      二、再生制動的應(yīng)用
      一條化纖長絲牽伸生產(chǎn)線，由三臺牽伸機組成，分別由三臺電機驅(qū)動。一輥電機功率22KW、4極，采用蝸桿減速器，速比為25：1；二輥電機功率37KW、 4極，蝸桿減速器，速比16：1；三輥電機功率45KW，采用圓柱齒輪減速器，速比6：1。電機分別采用華為TD2000-22KW三墾 IHF37K，45K變頻器驅(qū)動。三臺變頻器根據(jù)牽伸比及速比采用比例控制。它的工作過程是這樣的：絲束繞在一輥、二輥、三輥上，由變頻器控制三輥之間不 同的速度對絲束進行牽伸。

      開車調(diào)試時因牽伸比小，絲束總旦較低，系統(tǒng)開車正常。在投產(chǎn)一段時間后，由于工藝調(diào)整，增大了牽伸比及絲束總旦，（牽伸比由工藝決定，總旦通俗的說，就是 絲束的粗細(xì)及根數(shù)多少，總旦越高，絲束越粗。牽伸倍數(shù)或總旦越大，三輥對二輥、一輥的拖力越大。）這時出現(xiàn)了問題。開車時間不長，一輥變頻器頻繁顯示 SC（過電壓防止），二輥變頻器偶爾也有這種現(xiàn)象。時間稍長，一輥變頻器保護停機，故障顯示E006（過電壓）。

      通過對故障現(xiàn)象進行仔細(xì)的分析，得出以下結(jié)論：由于一輥與二輥之間的牽伸比占總牽伸倍數(shù)的70%，而二輥、三輥電機功率均大于一輥，因此一輥電機實際工作 于發(fā)電狀態(tài)，它必須產(chǎn)生足夠的制動力矩，才能保證牽伸倍數(shù)。二輥則根據(jù)工藝狀況工作于電動與制動狀態(tài)之間，只有三輥為電動狀態(tài)。

      也就是說，一輥變頻器若不能將電機產(chǎn)生的再生能量處理掉，它就不能產(chǎn)生足夠的制動力矩，那么將會被二輥“拖跑”。被“拖跑”的主要原因在于變頻器為防止過電壓跳閘而采取的自動提高輸出頻率的功能（即“SC”失速防止功能）。

      變頻器為了降低再生能量，將會自動增加電機轉(zhuǎn)速，試圖降低再生電壓，但是因再生能量過高，所以并不能阻止過電壓的發(fā)生。因此，問題的焦點是必須保證一輥、 二輥電機具有足夠的制動力矩。增加一輥、二輥電機及變頻器容量可以達(dá)到這個目的，但這顯然是不經(jīng)濟的。而將一輥、二輥產(chǎn)生的過電壓及時處理掉，不讓變頻器 的直流電壓升高，也能夠提供足夠的制動力矩。

       由于在系統(tǒng)設(shè)計時未考慮到這點，采用共用直流母線吸收型或能量回饋型的方法已不可能。經(jīng)仔細(xì)論證，只有采用將一輥、二輥變頻器各增加一組外接制動單元的方案。經(jīng)計算選用了兩組華為TDB-4C01-0300制動組件。開車后兩組制動單元與制動電阻尤其是一輥制動電阻工作頻率非常之高，說明我們的分析是正確的。整個系統(tǒng)運行近一年，再也沒有發(fā)生過過電壓現(xiàn)象。

      本文詳細(xì)說明了變頻器產(chǎn)生過電壓的各種原因及相應(yīng)的防止措施，討論了再生制動的幾種方式，并通過應(yīng)用實例對過電壓的防止及再生制動的應(yīng)用進行了仔細(xì)的分析。結(jié)果證明，再生制動功能是解決過電壓現(xiàn)象的最主要的方法。