制动电阻在变频调速中的应用.docx

制动电阻在变频调速中的应用摘要：由于变频调速的诸多优势变频器在工业生产中得到了广泛应用。当系统的惯性较大电机在迅速降速或停机时电机将产生再生电能回馈到变频器的直流母线上导致母线电压升高保护动作造成设备停机本文将针对此类工业环境中制动电阻的应用做简单论述。关键词：变频调速；制动单元；制动电阻中图分类号：TM344.6文献标识码：A由于变频调速具有调速的平滑性、范围大、启动电流小等优势近年来在电动机调速中的得到了广泛应用。在生产中诸如引风机这类惯性较大的设备快速降频或停机会导致变频器过电压保护动作造成设备频繁停机本文将从三相异步电动机和变频器的工作原理出发简述制动电阻在此类工业环境中的应用。1三相异步电动机的调速原理三相异步电动机通入三相交流电产生旋转磁场旋转磁场切割转子闭合导体产生感应电流转子电流与定子磁场相互作用产生电磁力带动转子旋转。我们定义同步转速是指旋转磁场的速度用n0表示；转子输出转速为n；同步转速与转子转速的差值与磁场同步转速之比称为转差率sf为电源频率p为电机极对数。同步转速：n0=60f/p转差率：s=（n0-n）/n0电动机转速：n=60f/p（1-s）由上式可知改变电源频率、极对数及转差率均可达到改变电机转速的目的。然而在实际中普通电机一经出厂极对数及转差率即固定不变实现无级调速只能改变电源的频率。2变频器结构原理2.1变频器由主电路和控制电路组成主电路是电源频率变换部分主要由三部分组成。包括将工频变换为直流功率的“整流器”、吸收电压脉动的“滤波回路”、以及将直流变换为交流的“逆变器”。控制电路是给主电路提供控制信号的回路它包括运算、检测、速度检测、驱动、保护等电路组成。2.2重点介绍变频器的主回路工作原理2.2.1整流电路VD1-VD6组成三相桥式全波整流电路。2.2.1滤波电路。整流后的电压为脉动电压滤波电容Cl起滤波作用。由于储能电容较大接入电源时电容两端电压为0因而在上电瞬间滤波电容Cl的充电电流很大过大的电流会损坏整流管为限制充电电流在整流桥上电瞬间串入充电电阻Rs当Cl充电到一定程度时由旁路开关Ks将Rs短路。2.2.3逆变电路。V1-V6组成的逆变桥将直流电逆变成频率、幅值都可调的交流电。续流二极管D1-D6为无功电流返回到直流电源提供通道；当电机处于制动状态时再生电能通过D1-D6返回直流回路；V1-V6进行逆变过程是同一桥臂两个逆变管交替导通和截止在换相过程中也需要D1-D6提供通路。2.2.4储能、制动电路。由于逆变管V1-V6每次由导通切换到截止状态的瞬间C极和E极间的电压由近乎0V上升到直流电压值UD过高的电压可能损坏逆变管储能电容C1、C2的作用便是降低V1-V6关断时的电压增长率；电机在减速时转子的转速可能超过此时的同步转速而处于发电状态系统的动能将回馈到母线上致电压升高甚至可能损坏变频器制动电阻Rb就是用来消耗这部分能量的。3电机回馈能量的产生及变频器制动单元的作用在引风机变频调速中当工艺要求实现电机快速减速和停机时候电机的同步转速随着变频器输出频率随之下降但由于此类负载惯性较大电机的转子转速并不能随之马上降低。当同步转速小于转子转速时输出到电机轴的转矩变成了制动转矩使电机的转速下降此时电机变成发电状态再生电能回馈到直流电路。由于直流电路的电能无法回馈到电网仅靠变频器内部功率有限的电阻吸收是不够的电荷堆积使电压不断上升过高的电压将损坏内部元件。为保证变频器安全内部的过压保护会动作造成变频器停机。维持在此类工业环境中变频器稳定运行必须将电动机发电制动状中回馈的电能消耗掉。通过在变频器直流母线上加装制动电阻单元将再生电能以热能形式消耗掉来实现转速快速降低或停车。它包括制动单元和制动电阻两部分。制动单元的功能是当直流回路的电压UD超过规定的限值时接通制动电阻使电能通过电阻以热能方式释放。制动电阻单元可分内置式和外置式两种。前者是适用于小功率的通用变频器即图1中虚线框所示部分；由于变频器内部空间狭小散热条件有限等原因后者则是适用于较大功率变频器或是对制动有特殊要求的工况中。当工况变化时电机处于发电状态运行能量反馈回直流回路使母线电压升高达到制动单元导通值时电流流过制动电阻以热能形式消耗电机的转速降低母线电压也降低；当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；制动单元通过不断重复导通和关断过程平衡母线电压保证系统正常运行。4制动电阻单元在生产中的应用某煤化工厂闪蒸汽回收需要用到两台引风机配置两台18.