直流制动功能的应用及优势

上面谈到的情况，制动中电动机均处于再生发电制动状态。下面说明电动机处于能耗制动状态的情况。通用变频器向异步电动机的定子通直流电时（这意味着逆变器中某3个桥臂短时间内斩波导通，不再换相），异步电动机便处于能耗制动状态。这种情况下，变频器的输出频率为零，异步机的定子磁场不再旋转，转动着的转子切割这个静止磁场而产生制动转矩。旋转系统存储的动能转换成电能消耗于异步电动机的转子回路中。

图2-41 共用母线方式

a）多台变频器在共用直流均衡母线上控制多台电动机运行

b）多台变频器用共用直流母线方式控制多台电动机运行

这种变频器输出直流的制动方式，在通用变频器的资料中称为“DC制动”（即“直流制动”）。

这种DC制动方式的用途主要有两种：一是用于准确停车控制；二是用于制止在起动前电动机由外因引起的不规则自由旋转。

一种可能的准确停车方案如图2-42所示。图2-42a表示通用变频器的输出频率和DC制动中电动机转速随时间的变化规律，图2-42b为与图2-42a相对应的异步电动机的静态机械特性。如图2-42a所示，在运行信号的作用下，变频器首先开始连续降频，达到f_DB后则开始直流制动，使输出频率变为零。电动机则经历再生发电制动和能耗制动后最终停止。如果调整得当，生产机械将准确地停止在预定位置上。

通用变频器中对直流制动功能的控制，主要通过设定DC制动起始频率f_DB、制动电流I_DB和制动时间t_DB来实现，f_DB、I_DB和t_DB的意义如图2-42a所示。(www.xing528.com)

图2-42 利用DC制动实现准确停车

a）时序关系 b）静态机械特性

通常情况下，起始制动频率不宜设定得太高。例如图2-42a中的f_DB是比较合适的。在这个f_DB下，电动机的运行情况如图2-42b所示，经历了A→B→C→D→0的减速停车过程。其中，B→C的连续降频过程中，电动机处于再生发电制动状态，而频率小于f_DB的D→0阶段，电机处于能耗制动状态（即所谓DC制动状态）。

如果起始制动频率取得太高，例如取成图2-42中的f₁，则不合理。由于制动直流电流I_DB可以人为设定在一个恰当的值，使逆变器输出电流可以被限制在允许的范围内，单纯就逆变器而言，似乎是合理的；但是，对电动机而言，制动一开始其运行工作点将由图2-42b中的A点过渡到E点。而在E点，异步电动机的转子电流的频率和幅值都会很高，转子铁损耗也很大，导致电动机发热严重；但得到的制动转矩却并不太大。显然这是不合理的。如果生产机械要求频繁制动停车，更不宜将f_DB设定得太高，不然电动机将过热。

I_DB的设定，实际上是对异步电动机定子电流的设定。I_DB不同，异步电动机DC制动状态下的转矩特性亦不同。图2-42b中的两条转矩特性相比较，显然虚线所示的特性所对应的I_DB比较小。

电动机由f_DB所对应转速减速到零所用的时间由旋转系统的GD²、生产机械的静阻力矩和变频器I_DB设定值等共同决定。如果这个时间大于变频器的最大可能的t_DB（见图2-42a），电动机可能进入自由停车的滑行状态，这一点应当注意。

对于风机类负载，当处于停车状态时，电动机可能由于风筒中风压的作用而自由旋转，有时还可能反转。因此，对于这种情况，可以利用直流制动功能在起动前使其迅速静止下来，保证设备从零速开始起动。这就是有些资料中所说的DC制动功能在起动时的应用（见表3-11）。