变频调速的工作原理和制动单元分析

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。电机再生的电能经续流二极管全波整流后反馈到直流电路。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。

变频调速是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆成交流电。按照主电路工作方式分类，可以分为电压型变频器和电流型变频器；按照开关方式分类，可以分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器；按照工作原理分类，可以分为V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等；

通常，把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。该设备首先要把三相或单相交流电变换为直流电（DC）。然后再把直流电（DC）变换为三相或单相交流电（AC）。变频器同时改变输出频率与电压，也就是改变了电机运行曲线上的n0，使电机运行曲线平行下移。因此变频器在可以使电机以较小的启动电流，获得较大的启动转矩，即变频器可以启动重载负荷。

在制动单元工作过程中,直流母线的电压的升降取决于常数RC,R即为制动电阻的阻值,C为变频器内部电解电容的容量。由于制动电阻为短时工作制,因此根据电阻的特性和技术指标,我们知道电阻的标称功率将小于通电时的消耗功率,一般可用下式求得:制动电阻标称功率=制动电阻降额系数X制动期间平均消耗功率X制动使用率%,制动特点能耗制动(电阻制动)的优点是构造筒单,缺点是运行效率降低,特别是在频繁制动时将要消耗大量的能量,且制动电阻的容量将增大。

制动单元功率的选择一般是变频器的功率大小的1～2倍；首先依据电动机大小确定变频器的功率大小；制动电阻是防止母线电压过高，导致模块（IGBT)损坏。但是变频器都有过压保护,如果使用场合能量回馈不是很多（变频器在减速的时候,或者外部速度大于变频器输出频率的时候），可以不用。制动电阻需要根据负载的大小和停止时间来确定的。