變頻器制動電路工作原理和維修技巧

變頻器制動電路工作原理和維修技巧 

    一、為什么要采用制動電路?  因慣性或某種原因,導致負載電機的轉速大于變頻器的輸出轉速時,此時電機由"電動"狀態進入"動電"狀態,使電動機暫時變成了發電機。一些特殊機械,如礦用提升機、卷揚機、高速電梯等,風機等,當電動機減速、制動或者下放負載重物時,因機械系統的位能和勢能作用,會使電動機的實際轉速有可能超過變頻器的給定轉速,電機轉子繞組中的感生電流的相位超前于感生電壓,并由互感作用,使定子繞組中出現感生電流——容性電流,而變頻器逆變回路IGBT兩端并聯的二極管和直流回路的儲能電容器,恰恰提供了這一容性電流的通路。電動機因有了容性勵磁電流,進而產生勵磁磁動勢,電動機自勵發電,向供電電源回饋能量。這是一個電動機將機械勢能轉變為電能回饋回電網的過程。  此再生能量由變頻器的逆變電路所并聯的二極管整流,饋入變頻器的直流回路,使直流回路的電壓由530V左右上升到六、七百伏,甚至更高。尤其在大慣性負載需減速停車的過程中,更是頻繁發生。這種急劇上升的電壓,有可能對變頻器主電路的儲能電容和逆變模塊,造成較大的電壓和電流沖擊甚至損壞。因而制動單元與制動電阻(又稱剎車單元和剎車電阻)常成為變頻器的必備件或輔助件。在小功率變頻器中,制動單元往往集成于功率模塊內,制動電阻也安裝于機體內。但較大功率的變頻器,直接從直流回路引出P、N端子,由用戶則根據負載運行情況選配制動單元和制動電阻。  一例維修實例:  一臺東元7300PA 75kW變頻器,因IGBT模塊炸裂送修。檢查U、V相模塊俱已損壞,驅動電路受強電沖擊也有損壞元件。將模塊和驅動電路修復后,帶7.5kW電機試機,運行正常。即交付用戶安裝使用了。  運行約一個月時間,用戶又因模塊炸裂。檢查又為兩相模塊損壞。這下不敢大意了,詢問用戶又說不大清楚。到用戶生產現場,算是弄明白了損壞的原因。原來變頻器的負載為負機,因工藝要求,運行三分鐘,又需在30秒內停機。采用自由停車方式,現場做了個試驗,因風機為大慣性負荷,電機完全停住需接近20分鐘。為快速停車,用戶將控制參數設置為減速停車,將減速時間設置為30秒。在減速停車過程中,電機的再生電能回饋,使變頻器直流回路電壓異常升高,有時即跳出過電壓故障而停機。用戶往往實施故障復位后,又強制開機。正是這種回饋電能,使直流回路電壓異常升高,超出了IGBT的安全工作范圍,而炸裂了。  此次修復后,給用戶說明情況,增上了制動單元和制動電阻器后,變頻器投入運行,幾年來再未發生模塊炸裂故障。  此種制動方式,加快機械慣性能量的消耗,利于縮短停車進程,將電機的再生發電能量耗散于"制動電阻"上,其工作狀態為動力制動狀態。小功率變頻器,由內置制動開關管和內置制動功率電阻,根據直流回路的電壓檢測信號,直接或由CPU輸出控制指🎃令控制制動開關管的通斷,將制動電阻并接入直流回路,使直流回路的電壓增量,變為電阻的熱量耗散于空氣中。

    二、變頻器制動電路的類型:  小功率變頻器機型常采用一體化模塊,制動單元和溫度檢測電路也集成在內了。上圖Q0為制動開關管,該機器內置1.5k80W的制動🍒電阻一只,并預留了P1、PB制動電阻的接入端子,當內置制動電阻不足將將再生能量消耗掉時,可外接輔助制動電阻,進一步加大消耗量。因制動電阻為線繞式電阻,有一定的電感量存在,接入D8,提供Q0截止期間的續流,保護制動開關管的安全。 

   制動控制信號的來源有二: 

 1、 由CPU根據直流回路電壓檢測信號,發送制動動作指令,經普通光耦☂或驅動光耦控制制動開關管的通斷。制動指𒈔令可能為脈沖信號,也可能為直流電壓信號; 

 2、由直流回路電壓꧙檢測電路,處理成直流開關量信號,直接控制光耦器件,𝓰進而控制制動開關管的開通和斷開。