提出制动问题的原因与优化方法

一般而言，负载的能量可以分为动能和势能两种。动能（由负载的速度和重量确定其大小）随着物体的运动而累积，当动能减为零时，该事物就处在停止状态。机械抱闸装置的方法是用制动装置把物体动能转换为摩擦能消耗掉。对于变频器，如果输出频率降低，电动机转速将跟随频率同样降低，这时会产生制动过程，由制动产生的功率将返回到变频器侧，由于二极管不控整流器能量传输不可逆，产生的再生电能传输到直流侧滤波电容上，产生泵升电压；而以GTR、IGBT为代表的全控型器件耐压较低，过高的泵升电压有可能损坏开关器件、电解电容，甚至会破坏电动机的绝缘性能，从而威胁系统安全工作，这就限制了通用变频器的应用范围。因此，必须将这些功率消耗掉，如可以用电阻发热消耗，即能耗制动，如图5-1所示。

在用于提升类负载时，如负载下降，能量（势能）也要返回到变频器（或电源）侧，这种操作方法被称作“再生制动”。如果在负载减速期间或者长期被倒拖时，由电动机侧流到变频器直流母线侧产生的功率如果不通过热消耗的方法消耗掉，而是把能量返回送到变频器电源侧或者通过直流母线并联的方式由其他电动状态的电动机消耗的方法叫做回馈制动。显然，如需要将能量直接返回到电源侧还需要一种特殊的装置，即能量回馈单元，如图5-2所示。

图5-1 能耗制动

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图5-2 能量回馈单元

总而言之，为了改善制动能力，不能单纯期望靠增加变频器的容量来解决问题，而必须采用处理再生能量的方法：电阻能耗制动和回馈制动。

小贴士

在以下应用场合，用户必须考虑配套使用制动方式：电动机拖动大惯量负载（如离心机、龙门刨、巷道车、行车的大小车等）并要求急剧减速或停车；电动机拖动位能负载（如电梯，起重机，矿井提升机等）；电动机经常处于被拖动状态（如离心机副机、造纸机导纸辊电动机、化纤机械牵伸机等）。以上几类负载的共同特点是，要求电动机不仅运行于电动状态（一、三象限），而且要运行于发电制动状态（二、四象限）。