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變頻調速器中制動(dòng)電阻的工作原理

返回列表 來(lái)源:恒德電訊 瀏覽:- 發(fā)布日期:2018-08-09 15:50:48【
 1 變頻器結構原理
 
  1.1 變頻器由主電路和控制電路組成
 
  主電路是電源頻率變換部分,主要由三部分組成。包括將工頻變換為直流功率的“整流器”、吸收電壓脈動(dòng)的“濾波回路”、以及將直流變換為交流的“逆變器”??刂齐娐肥墙o主電路提供控制信號的回路,它包括運算、檢測、速度檢測、驅動(dòng)、保護等電路組成。
 
  1.2 重點(diǎn)介紹變頻器的主回路工作原理
 
  1.2.1 整流電路 VD1-VD6組成三相橋式全波整流電路。
 
  1.2.1 濾波電路。整流后的電壓為脈動(dòng)電壓,濾波電容Cl起濾波作用。由于儲能電容較大,接入電源時(shí)電容兩端電壓為0,因而在上電瞬間濾波電容Cl的充電電流很大,過(guò)大的電流會(huì )損壞整流管,為限制充電電流在整流橋上電瞬間串入充電電阻Rs,當Cl充電到一定程度時(shí)由旁路開(kāi)關(guān)Ks將Rs短路。
 
  1.2.3 逆變電路。V1-V6組成的逆變橋將直流電逆變成頻率、幅值都可調的交流電。續流二極管D1-D6為無(wú)功電流返回到直流電源提供通道;當電機處于制動(dòng)狀態(tài)時(shí),再生電能通過(guò)D1-D6返回直流回路;V1-V6進(jìn)行逆變過(guò)程是同一橋臂兩個(gè)逆變管交替導通和截止,在換相過(guò)程中也需要D1-D6提供通路。
 
  1.2.4 儲能、制動(dòng)電路。由于逆變管V1-V6每次由導通切換到截止狀態(tài)的瞬間,C極和E極間的電壓由近乎0V上升到直流電壓值UD,過(guò)高的電壓可能損壞逆變管,儲能電容C1、C2的作用便是降低V1-V6關(guān)斷時(shí)的電壓增長(cháng)率;電機在減速時(shí)轉子的轉速可能超過(guò)此時(shí)的同步轉速而處于發(fā)電狀態(tài),系統的動(dòng)能將回饋到母線(xiàn)上致電壓升高,甚至可能損壞變頻器,制動(dòng)電阻Rb就是用來(lái)消耗這部分能量的。
   2. 三相異步電動(dòng)機的調速原理
 
  三相異步電動(dòng)機通入三相交流電,產(chǎn)生旋轉磁場(chǎng),旋轉磁場(chǎng)切割轉子閉合導體產(chǎn)生感應電流,轉子電流與定子磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁力,帶動(dòng)轉子旋轉。我們定義同步轉速是指旋轉磁場(chǎng)的速度,用n0表示;轉子輸出轉速為n;同步轉速與轉子轉速的差值與磁場(chǎng)同步轉速之比,稱(chēng)為轉差率s,f為電源頻率,p為電機極對數。
 
  同步轉速:n0=60f/p,轉差率:s=(n0-n)/n0,電動(dòng)機轉速:n=60f/p(1-s)
 
  由上式可知,改變電源頻率、極對數及轉差率均可達到改變電機轉速的目的。然而在實(shí)際中,普通電機一經(jīng)出廠(chǎng),極對數及轉差率即固定不變,實(shí)現無(wú)級調速,只能改變電源的頻率。
 
  3 電機回饋能量的產(chǎn)生及變頻器制動(dòng)單元的作用
 
  在引風(fēng)機變頻調速中,當工藝要求實(shí)現電機快速減速和停機時(shí)候,電機的同步轉速隨著(zhù)變頻器輸出頻率隨之下降,但由于此類(lèi)負載慣性較大,電機的轉子轉速并不能隨之馬上降低。當同步轉速小于轉子轉速時(shí),輸出到電機軸的轉矩變成了制動(dòng)轉矩,使電機的轉速下降,此時(shí)電機變成發(fā)電狀態(tài),再生電能回饋到直流電路。由于直流電路的電能無(wú)法回饋到電網(wǎng),僅靠變頻器內部功率有限的電阻吸收是不夠的,電荷堆積使電壓不斷上升,過(guò)高的電壓將損壞內部元件。為保證變頻器安全,內部的過(guò)壓保護會(huì )動(dòng)作,造成變頻器停機。維持在此類(lèi)工業(yè)環(huán)境中變頻器穩定運行,必須將電動(dòng)機發(fā)電制動(dòng)狀中回饋的電能消耗掉。
 
  通過(guò)在變頻器直流母線(xiàn)上加裝制動(dòng)電阻單元,將再生電能以熱能形式消耗掉來(lái)實(shí)現轉速快速降低或停車(chē)。它包括制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻兩部分。制動(dòng)單元的功能是當直流回路的電壓UD超過(guò)規定的限值時(shí)接通制動(dòng)電阻,使電能通過(guò)電阻以熱能方式釋放。制動(dòng)電阻單元可分內置式和外置式兩種。前者是適用于小功率的通用變頻器,即圖1中虛線(xiàn)框所示部分;由于變頻器內部空間狹小,散熱條件有限等原因,后者則是適用于較大功率變頻器或是對制動(dòng)有特殊要求的工況中。
 
  當工況變化時(shí),電機處于發(fā)電狀態(tài)運行,能量反饋回直流回路,使母線(xiàn)電壓升高達到制動(dòng)單元導通值時(shí),電流流過(guò)制動(dòng)電阻以熱能形式消耗,電機的轉速降低,母線(xiàn)電壓也降低;當母線(xiàn)電壓降至制動(dòng)單元要關(guān)斷的值,制動(dòng)單元的功率管截止,制動(dòng)電阻無(wú)電流流過(guò);制動(dòng)單元通過(guò)不斷重復導通和關(guān)斷過(guò)程,平衡母線(xiàn)電壓,保證系統正常運行。