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浅谈负载发电和变频制动的方式 浅谈负载发电和变频制动的方式 ［作者：李方园宁波捷创技术有限公司 转贴自：中国电器论坛 ］ 1 前言 不少的生产机械在运行过程中需要快速地减速或停车，而有些设备在生产中要 求保持若干台设备前后一定的转速差或者拉伸率，这时就会产生发电制动的问 题，使电机运行在第二或第四象限。然而在实际应用中，由于大多通用变频器都 采用电压源的控制方式，其中间直流环节有大电容钳制着电压，使之不能迅速反 向，另外交直回路又通常采用不可控整流桥，不能使电流反向，因此要实现回馈 制动和四象限运行就比较困难。 图一变频器调速系统的二种运行状态 图一所示为变频器调速系统的二种运行状态，即电动和发电。在变频调速系统 中，电机的降速和停机是通过逐渐减小频率来实现的，在频率减小的瞬间，电机 {PAGE } 的同步转速随之下降，而由于机械惯性的原因，电机的转子转速未变。当同步转 速w1 小于转子转速w 时，转子电流的相位几乎改变了 180 度，电机从电动状态 变为发电状态；与此同时，电机轴上的转矩变成了制动转矩 Te ，使电机的转速 迅速下降，电机处于再生制动状态。电机再生的电能 P 经续流二极管全波整流后 反馈到直流电路。由于直流电路的电能无法通过整流桥回馈到电网，仅靠变频器 本身的电容吸收，虽然其他部分能消耗电能，但电容仍有短时间的电荷堆积，形 成“泵升电压” ，使直流电压 Ud 升高。过高的直流电压将使各部分器件受到损 害 。 因此，对于负载处于发电制动状态中必须采取必需的措施处理这部分再生能 量。本文阐述的就是处理再生能量的方法：能耗制动和回馈制动。 2 能耗制动的工作方式 能耗制动采用的方法是在变频器直流侧加放电电阻单元组件，将再生电能消耗 在功率电阻上来实现制动（如图二所示）。这是一种处理再生能量的最直接的办 法，它是将再生能量通过专门的能耗制动电路消耗在电阻上，转化为热能，因此 又被称为 “ 电阻制动” ，它包括制动单元和制动电阻二部分。 2.1 制动单元 制动单元的功能是当直流回路的电压 Ud 超过规定的限值时（如 660V 或 710V），接通耗能电路，使直流回路通过制动电阻后以热能方式释放能量。制动 单元可分内置式和外置式二种，前者是适用于小功率的通用变频器，后者则是适 用于大功率变频器或是对制动有特殊要求的工况中。从原理上讲，二者并无区 别，都是作为接通制动电阻的“开关” ，它包括功率管、电压采样比较电路和驱动 电路。 2.2 制动电阻制动电阻是用于将电机的再生能量以热能方式消耗的载体，它包括 电阻阻值和功率容量两个重要的参数。通常在工程上选用较多的是波纹电阻和铝 合金电阻两种：前者采用表面立式波纹有利于散热减低寄生电感量，并选用高阻 燃无机涂层，有效保护电阻丝不被老化，延长使用寿命；后者电阻器耐气候性、 耐震动性，优于传统瓷骨架电阻器，广泛应用于高要求恶劣工控环境使用，易紧 密安装、易附加散热器，外型美观。 {PAGE } 2.3 制动过程 能耗制动的过程如下： A 、当电机在外力作用下减速、反转时（包括被拖动），电机即以发电状态运 行，能量反馈回直流回路，使母线电压升高； B、当直流电压到达制动单元开的状态时，制动单元的功率管导通，电流流过制 动电阻； C、制动电阻消耗电能为热能，电机的转速降低，母线电压也降低； D、母线电压降至制动单元要关断的值，制动单元的功率管截止，制动电阻无电 流流过； E、采样母线电压值，制动单元重复 ON/OFF 过程，平衡母线电压，使系统正常 运行。 2.4 安装要求 制动单元与变频器之间，以及制动单元与电阻之间的配线距离要尽可能短（线长 在 2m 以下），导线要足够粗；制动单元在工作时，电阻将大量发热，应此要充 分注意散热，并使用耐热导线，导线请勿触及电阻器；放电功率电阻应使用绝缘 挡片固定牢固，安