瓦蓝WL.塔式起重机的变频调速系统之制动单元与制动电阻的作用

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参数

电阻产品特性
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产品详情

重设备的特点是上行过程中做工，下行过程中电动机处于发电状态的。如果不加制动电阻，那么，电动机发出来的电，就直接施加到变频器的模块上，导致模块频繁开关而损毁，制动电阻在变幅塔式起重机系统中的作用主要包括以下几点：

保护变频器：电机在快速停车过程中，由于惯性作用，会产生大量的再生电能，如果不及时消耗掉这部分再生电能，就会直接作用于变频器的直流电路部分，轻者，变频器会报故障，重者，则会损害变频器；制动电阻的出现，很好的解决了这个问题，保护变频器不受电机再生电能的危害。

***电源电网络：制动电阻的选择除受到变频器专用型能耗制动单元允许电流的限制外，与制动单元也并无明确的对应关系，其阻值主要根据所需制动转矩的大小选择，功率根据电阻的阻值和使用占功比率ED确定。制动电阻阻值的选定有一个不可违背的原则：应***流过制动电阻的电流小于制动单元的允许电流输出能力，即：R》800/Ic。为充分利用所选用的变频器专用型制动单元的容量，通常制动电阻阻值的选取以接近上式计算的最小值为最经济、同时还可获得的制动转矩，然而这需要较大的制动电阻功率。

一.制动单元概述

制动单元，全称为“变频器专用型能耗制动单元”，或称“变频器专用型能量回馈单元”，主要用于控制机械负载比较重的、制动速度要求非常快的场合，将电机所产生的再生电能通过制动电阻消耗掉，或者是将再生电能反馈回电源。

二.制动单元的作用

当电动机快速停车时，电动机会反馈能量给变频器，造成直流母线电压升高甚至损坏IGBT，因此需要用制动单元消耗这部分能量以保护变频器。

三.变频器的制动方式

1.动力制动：指利用设置在直流回路中的制动电阻吸收电动机的再生能量的方式。

2.回馈制动：主要针对电流型变频器或整流部份装有逆变器的电压型变频器，将电动机的再生能量反馈回交流电网。

3.共用直流母线的多逆变器传动：电动机a的再生能量反馈到公共的直流母线上，再通过电动机b消耗其再生能量。共用直流母线的多逆变器传动可分为共用直流均衡母线和共用直流回路母线两种方式。共用直流均衡母线方式是利用连接模块连到直流回路母线上。连接模块中包括电抗器、熔断器和接触器，它必须根据具体情况单独设计。每台变频器具有相对的独立性，按需要可接入或切离直流母线。共用直流回路母线方式是仅将逆变器部份连接到一个公共的直流母线上。

4.直流制动：变频器向电动机的定子通直流电时，异步电动机便处于能耗制动制动状态。这种情况下，变频器的输出频率为零，电动机的定子磁场不再旋转，转动的转子切割这个静止磁场而产生制动转矩。旋转系统存储的动能转换成电能消耗于电动机的转子回路

四.制动电阻的作用：电动机在工作频率下降过程中，将处于再生制动状态，拖动系统的动能要反馈到直流电路中，使直流电压ud不断上升，甚至可能达到危险的地步。因此，必须将再生到直流电路的能量消耗掉，使ud保持在允许范围内。制动电阻就是用来消耗这部分能量的。

每个变频器都有制动单元(小功率是制动电阻,大功率是大功率晶体管gtr及其驱动电路),小功率的大部分是内置的，大功率的是外置的。

五.制动单元与制动电阻的制动流程

1、当电动机在外力的作用下减速时，电机以发电状态运行，产生再生能量。其产生的三相交流电动势被变频器逆变部分的六个续流二极管组成的三相全控桥整流，使变频器内直流母线电压持续升高。

2、当直流电压达到某一电压（制动单元的开启电压）时，制动单元功率开关管开通，电流流过制动电

3、制动电阻释放热量，吸收再生能量，电机转速下降，变频器直流母线电压降低

4、当直流母线电压降到某一电压（制动单元停止电压）时，制动单元的功率管关断。此时没有制动电流流过电阻，制动电阻在自然散热，降低自身温度。

5、当直流母线的电压重新升高使制动单元动作时，制动单元将重复以上过程，平衡母线电压，使系统正常运行。

在变频器直流P-N端外接比变频器容量大一档的制动电阻和制动单元，由变频器手册的有关说明可推算出：在***制动转矩下，制动电阻可获得持续放电5s、放电能力约100kW、重复使用率达40%ED的制动效果。

上海瓦蓝电子科技有限公司研制的铝壳电阻器和波纹电阻器经常被用作制动电阻，作为起重机设备负载启动用，制动电阻时可以互相叠加为制动电阻箱或功率电阻柜做大功率满足设备容量需求，根据实际情况计算好相关功率和阻值，接线时还需检测总阻值和各段电阻阻值，与规定的数值误差不可超过±20％。起重机所配用的制动电阻应确保两台驱动电机的机械特性一致。