【制動(dòng)電阻常識(shí)】制動(dòng)電阻與制動(dòng)單元可有效解決變頻器過電壓

      制動(dòng)電阻與制動(dòng)單元可有效解決變頻器過電壓?jiǎn)栴}
      對(duì)于減速（從高速轉(zhuǎn)為低速，但不停車）時(shí)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(zhǎng)減速時(shí)間的方法來解決。其實(shí)這種方法也是利用再生制動(dòng)原理，延長(zhǎng)減速時(shí)間只是控制負(fù)載的再生電壓對(duì)變頻器的充電速度，使變頻器本身的20%的再生制動(dòng)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(jī)處于再生狀態(tài)的負(fù)載，因其正常運(yùn)行于制動(dòng)狀態(tài)，再生能量過高無(wú)法由變頻器本身消耗掉，因此不可能采用直流制動(dòng)或延長(zhǎng)減速時(shí)間的方法。

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

       一、再生制動(dòng)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(gè)制動(dòng)電阻，通過檢測(cè)直流母線電壓來控制一個(gè)功率管的通斷。在直流母線電壓上升至700V左右時(shí)，功率管導(dǎo)通，將再生能量通入制動(dòng)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(dòng)的不同點(diǎn)是將 能量消耗于電機(jī)之外的制動(dòng)電阻上，電機(jī)不會(huì)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(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)（如牽伸機(jī)），在這個(gè)系統(tǒng)中，每臺(tái)電機(jī)均需一臺(tái)變頻器，多臺(tái)變頻器共用一個(gè)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(tái)或數(shù)臺(tái)電機(jī)正常工作于制動(dòng)狀態(tài)，處于制動(dòng)狀態(tài)的電機(jī)被其它電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，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(dòng)狀態(tài)的電機(jī)所 吸收。在不能完全吸收的情況下，則通過共用的制動(dòng)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(shí)，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(duì)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(dòng)的應(yīng)用
      一條化纖長(zhǎng)絲牽伸生產(chǎn)線，由三臺(tái)牽伸機(jī)組成，分別由三臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。一輥電機(jī)功率22KW、4極，采用蝸桿減速器，速比為25：1；二輥電機(jī)功率37KW、 4極，蝸桿減速器，速比16：1；三輥電機(jī)功率45KW，采用圓柱齒輪減速器，速比6：1。電機(jī)分別采用華為TD2000-22KW三墾 IHF37K，45K變頻器驅(qū)動(dòng)。三臺(tái)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(duì)絲束進(jìn)行牽伸。

      開車調(diào)試時(shí)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(shí)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(duì)二輥、一輥的拖力越大。）這時(shí)出現(xiàn)了問題。開車時(shí)間不長(zhǎng)，一輥?zhàn)冾l器頻繁顯示 SC（過電壓防止），二輥?zhàn)冾l器偶爾也有這種現(xiàn)象。時(shí)間稍長(zhǎng)，一輥?zhàn)冾l器保護(hù)停機(jī)，故障顯示E006（過電壓）。

      通過對(duì)故障現(xiàn)象進(jìn)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(jī)功率均大于一輥，因此一輥電機(jī)實(shí)際工作 于發(fā)電狀態(tài)，它必須產(chǎn)生足夠的制動(dòng)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(dòng)與制動(dòng)狀態(tài)之間，只有三輥為電動(dòng)狀態(tài)。

      也就是說，一輥?zhàn)冾l器若不能將電機(jī)產(chǎn)生的再生能量處理掉，它就不能產(chǎn)生足夠的制動(dòng)力矩，那么將會(huì)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(dòng)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(huì)自動(dòng)增加電機(jī)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(diǎn)是必須保證一輥、 二輥電機(jī)具有足夠的制動(dòng)力矩。增加一輥、二輥電機(jī)及變頻器容量可以達(dá)到這個(gè)目的，但這顯然是不經(jīng)濟(jì)的。而將一輥、二輥產(chǎn)生的過電壓及時(shí)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(dòng)力矩。

       由于在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)未考慮到這點(diǎn)，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?zhàn)冾l器各增加一組外接制動(dòng)單元的方案。經(jīng)計(jì)算選用了兩組華為TDB-4C01-0300制動(dòng)組件。開車后兩組制動(dòng)單元與制動(dòng)電阻尤其是一輥制動(dòng)電阻工作頻率非常之高，說明我們的分析是正確的。整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)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(dòng)的幾種方式，并通過應(yīng)用實(shí)例對(duì)過電壓的防止及再生制動(dòng)的應(yīng)用進(jìn)行了仔細(xì)的分析。結(jié)果證明，再生制動(dòng)功能是解決過電壓現(xiàn)象的最主要的方法。