從變頻器的工作原理可知，改變電機工作電源頻率需要經(jīng)過(guò)整流-->逆變的過(guò)程，制動(dòng)電阻就處在整流后的位置，見(jiàn)下圖⑧和⑨之間的電阻：
下圖示例中：
當電機處在減速階段時(shí)，電機開(kāi)始向變頻器反饋能量，即P-brake；
然后直流側電壓開(kāi)始升高，當電壓升高到一定閾值后，制動(dòng)斬波器(BRC)處于ON的狀態(tài)，此時(shí)反饋的能量開(kāi)始釋放到制動(dòng)電阻上，即Pv
由于多余的能量通過(guò)制動(dòng)電阻以熱能的形式消耗掉，因此直流側電壓開(kāi)始降低，當降低到一定閾值后，制動(dòng)斬波器(BRC)處于OFF的狀態(tài)，制動(dòng)電阻不再工作。
一般情況下，由于各廠(chǎng)家的設計理念不同，直流側的電容在設計上可能存在差異。
有些產(chǎn)品電容大，在工作時(shí)，能夠吸收較多的能量，當工況不十分嚴苛時(shí)，可能就不需要制動(dòng)電阻也能正常工作。
有些產(chǎn)品電容小，無(wú)法吸收反饋能量，此時(shí)加制動(dòng)電阻就十分必要的，像SEW的MDX61B或者M(jìn)C07B不加制動(dòng)電阻時(shí)，如果報警F04或者F07，很有可能就是因為沒(méi)有制動(dòng)電阻的原因。
1、保護變頻器不受再生電能的危害
電機在快速停車(chē)過(guò)程中，由于慣性作用，會(huì )產(chǎn)生大量的再生電能，如果不及時(shí)消耗掉這部分再生電能，就會(huì )直接作用于變頻器的直流電路部分，輕者，變頻器會(huì )報故障，重者，則會(huì )損害變頻器；制動(dòng)電阻的出現，很好的解決了這個(gè)問(wèn)題，保護變頻器不受電機再生電能的危害。
2、保證電電源網(wǎng)絡(luò )的平穩運行
制動(dòng)電阻將電機快速制動(dòng)過(guò)程中的再生電能直接轉化為熱能，這樣再生電能就不會(huì )反饋到電源電網(wǎng)絡(luò )中，不會(huì )造成電網(wǎng)電壓波動(dòng)，從而起到了保證電源網(wǎng)絡(luò )的平穩運行的作用。
變頻器配制動(dòng)電阻，主要是想通過(guò)制動(dòng)電阻來(lái)消耗掉直流母線(xiàn)電容上的一部分能量，避免電容的電壓過(guò)高。理論上如果電容存儲的能量多，可以用來(lái)釋放出來(lái)驅動(dòng)電機，避免能量浪費，但是電容的容量有限，而電容的耐壓也是有限的，當母線(xiàn)電容的電壓高到一定程度，就可能會(huì )損壞電容了，有些還可能損壞IGBT，所以需要及時(shí)通過(guò)制動(dòng)電阻來(lái)釋放電，這種釋放，是白白浪費掉的，是一種沒(méi)有辦法的做法。
母線(xiàn)電容是個(gè)緩沖區，容納能量有限
三相交流電全部整流后，接入電容，滿(mǎn)載運行時(shí)候，母線(xiàn)正常的電壓大約是1.35倍，380*1.35=513伏，這個(gè)電壓當然會(huì )實(shí)時(shí)波動(dòng)的，但是不能低于480伏，否則會(huì )欠壓報警保護。母線(xiàn)電容一般是兩組450V電解電容串聯(lián)而成，理論耐壓是900V，如果母線(xiàn)電壓超過(guò)這個(gè)值，電容會(huì )直接爆掉了，所以母線(xiàn)電壓是無(wú)論如何都不能達到900伏這么高壓的。
實(shí)際上，三相380伏輸入的IGBT的耐壓值是1200伏，往往要求工作在800伏以?xún)?，考慮到電壓如果升高，都會(huì )有個(gè)慣性問(wèn)題，也就是你馬上讓制動(dòng)電阻工作了，母線(xiàn)電壓也不會(huì )很快降低下來(lái)，所以很多變頻器，都是設計在700伏左右就通過(guò)制動(dòng)單元讓制動(dòng)電阻開(kāi)始工作，讓母線(xiàn)電壓降低下來(lái)，避免往上繼續沖。
所以制動(dòng)電阻設計，核心就是考慮到電容和IGBT模塊的耐壓?jiǎn)?wèn)題，避免這兩大重要的器件被母線(xiàn)的高電壓沖壞掉了，這兩類(lèi)元件如果壞掉了，變頻器也就無(wú)法正常工作了。
快速停車(chē)要制動(dòng)電阻，瞬間加速也需要
變頻器母線(xiàn)電壓之所以會(huì )變高，很多時(shí)候是變頻器讓電機工作在電子制動(dòng)狀態(tài)，讓IGBT通過(guò)一定的導通順序，利用電機是大電感電流不能突變，瞬間產(chǎn)生高壓來(lái)往母線(xiàn)電容充電，這時(shí)候讓電機快點(diǎn)降低速度下來(lái)。如果這時(shí)候沒(méi)有制動(dòng)電阻及時(shí)消耗掉母線(xiàn)的能量，母線(xiàn)電壓將會(huì )持續變高而威脅變頻器的**了。
如果負載不是很重，也沒(méi)有什么快速停車(chē)要求，這種場(chǎng)合是不需要使用制動(dòng)電阻的，即使你裝了制動(dòng)電阻，制動(dòng)單元的工作閥值電壓沒(méi)有被觸發(fā)，制動(dòng)電阻也不會(huì )投入工作。
除了大負荷減速場(chǎng)合需要增加制動(dòng)電阻和制動(dòng)單元來(lái)快速剎車(chē)外，實(shí)際上如果符合比較重，啟動(dòng)時(shí)間時(shí)間要求非?？炷欠N，也需要制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻來(lái)配合啟動(dòng)的，以往我試過(guò)用變頻器帶動(dòng)一種特殊的沖床，要求把變頻器的加速時(shí)間設計成0.1秒，這時(shí)候滿(mǎn)負荷啟動(dòng)，雖然負荷并不是非常重，但是因為加速時(shí)間太短了，這時(shí)候母線(xiàn)電壓波動(dòng)非常厲害，也會(huì )出現過(guò)壓或者過(guò)流的情況，后來(lái)增加了外置的制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻，變頻器就能正常工作了。分析起來(lái)，是因為啟動(dòng)時(shí)間太短，母線(xiàn)電容的電壓瞬間被掏空了，而整流器瞬間有大的電流充進(jìn)來(lái)，引起母線(xiàn)電壓突然變高，這樣母線(xiàn)的電壓波動(dòng)太厲害，瞬間可能會(huì )超過(guò)了700伏，加上了制動(dòng)電阻，就可以及時(shí)消除這個(gè)波動(dòng)的高壓，讓變頻器工作在正常狀態(tài)。
還有一種特殊的情況，是矢量控制場(chǎng)合，電機的扭矩和速度方向相反，或者工作在零轉速百 分 百扭矩輸出的場(chǎng)合，比如吊機掉了重物停在半空中，收放卷場(chǎng)合需要力矩控制，都需要讓電機工作在發(fā)電機狀態(tài)，源源不斷的電流會(huì )反充到母線(xiàn)電容中，通過(guò)制動(dòng)電阻，就可以及時(shí)消耗掉這些能量，保持母線(xiàn)電壓平衡穩定了。
很多小變頻器，比如3.7KW的，往往都內置了制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻，應該是考慮到母線(xiàn)電容調小的緣由吧，而小功率的電阻和制動(dòng)單元并沒(méi)有那么貴。
制動(dòng)電阻的選擇除受到變頻器專(zhuān)用型能耗制動(dòng)單元允許電流的限制外，與制動(dòng)單元也并無(wú)明確的對應關(guān)系，其阻值主要根據所需制動(dòng)轉矩的大小選擇。
功率根據電阻的阻值和使用率確定。制動(dòng)電阻阻值的選定有一個(gè)不可違背的原則：應保證流過(guò)制動(dòng)電阻的電流IC小于制動(dòng)單元的允許電流輸出能力，即：R > 800/Ic
其中：800 —— 變頻器直流側所可能出現的直流電壓。
Ic —— 制動(dòng)單元的允許電流。
為充分利用所選用的變頻器專(zhuān)用型制動(dòng)單元的容量，通常制動(dòng)電阻阻值的選取以接近上式計算的小值為經(jīng)濟、同時(shí)還可獲得的制動(dòng)轉矩，然而這需要較大的制動(dòng)電阻功率。在某些情況下，并不需要很大的制動(dòng)轉矩，此時(shí)比較經(jīng)濟的辦法是選擇較大的制動(dòng)電阻阻值、也因此可以減小制動(dòng)電阻的功率，從而減少購買(mǎi)制動(dòng)電阻所需的費用，這樣的代價(jià)是制動(dòng)單元的容量沒(méi)有得到充分利用。
在選定了制動(dòng)電阻的阻值以后，應該確定制動(dòng)電阻的功率值，制動(dòng)電阻功率的選取相對比較繁瑣，它與很多因素有關(guān)。
制動(dòng)電阻消耗的瞬時(shí)功率按下式計算：P 瞬= 7002 /R
按上式計算得到的制動(dòng)電阻功率值是制動(dòng)電阻可以長(cháng)期不間斷的工作可以耗散的功率數值，然而制動(dòng)電阻并非是不間斷的工作，這種選取存在很大的浪費，在本產(chǎn)品中，可以選擇制動(dòng)電阻的使用率，它規定了制動(dòng)電阻的短時(shí)工作比率。制動(dòng)電阻實(shí)際消耗的功率按下式計算：
P 額=7002 /R×rB%
rB%：制動(dòng)電阻使用率。
實(shí)際使用中，可以按照上式選擇制動(dòng)電阻功率，也可以根據所選取的制動(dòng)電阻阻值和功率，反過(guò)來(lái)計算制動(dòng)電阻所能夠承受的使用率，從而正確設置，避免制動(dòng)電阻過(guò)熱而損壞。
制動(dòng)電阻使用率規定了制動(dòng)電阻的使用效率，以避免制動(dòng)電阻過(guò)熱而損壞，它會(huì )影響制動(dòng)單元的制動(dòng)效果。制動(dòng)電阻的使用率設置越低，電阻的發(fā)熱程度越小，電阻上消耗的能量越少，制動(dòng)效果越差。同時(shí)，制動(dòng)單元的容量也沒(méi)有得到充分利用。
理論上講，制動(dòng)電阻使用率為100%時(shí)，對制動(dòng)單元容量的利用充分，制動(dòng)效果也明顯，然而這需要較大的制動(dòng)電阻功率的代價(jià)，使用者應綜合考慮。在制動(dòng)電阻阻值和功率都已經(jīng)確定的前提下，對于減速較慢的大慣性負載，選取較低的電阻使用率會(huì )取得較好的效果。對于需要快速停機的負載，宜選取較大制動(dòng)電阻使用率。
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