西門子6SE70變頻器/制動(dòng)單元

變頻器型能耗制動(dòng)單元，又名“能耗制動(dòng)單元”，用于變頻調(diào)速系統(tǒng)中，與合適的制動(dòng)電阻匹配后，將電機(jī)在減速過(guò)程中所產(chǎn)生的再生電能以熱能的形式消耗到電阻上，進(jìn)而達(dá)到系統(tǒng)所必須的、良好的快速制動(dòng)效果。在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，降速的基本方法就是通過(guò)逐步降低給定頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)。

產(chǎn)生背景　

當(dāng)變頻調(diào)速系統(tǒng)的慣性較大，電機(jī)的轉(zhuǎn)速的下降將跟不上電機(jī)同步轉(zhuǎn)速的下降，即電機(jī)的實(shí)際速度比其同步速度高，此時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)磁力線的方向和電機(jī)恒速運(yùn)行時(shí)正好相反，轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流的方向也都相反，所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩也就和電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向相反，電動(dòng)機(jī)將出現(xiàn)負(fù)轉(zhuǎn)矩，此時(shí)的電動(dòng)機(jī)實(shí)際為發(fā)電機(jī)，系統(tǒng)處于再生制動(dòng)狀態(tài)，將拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能回饋到變頻器直流母線上，使直流母線電壓不斷上升，甚至達(dá)到危險(xiǎn)的地步（變頻器損壞等）。

主要功能

變頻器型制動(dòng)能耗制動(dòng)單元的主要功能，就是能快速的把變頻調(diào)速系統(tǒng)緊急制動(dòng)過(guò)程中所產(chǎn)生的再生電能消耗掉（能量由制動(dòng)電阻轉(zhuǎn)換成熱能散發(fā)）。

變頻器型能耗制動(dòng)單元有效的彌補(bǔ)了普通變頻器的制動(dòng)速度慢、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩?。?le;20%額定轉(zhuǎn)矩）的缺點(diǎn)，對(duì)于一些需快速制動(dòng)但頻度較低的場(chǎng)合非常適用。

特點(diǎn)適用

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產(chǎn)品特點(diǎn)

1、有*短路保護(hù)，不會(huì)因?yàn)殡娮瓒搪窊p壞變頻器特珠設(shè)計(jì)；

2、使用普通電阻，不必選擇無(wú)感電阻；

3、全電壓自動(dòng)跟蹤，用戶不必調(diào)整電壓設(shè)定；

4、全頻范圍噪聲過(guò)濾，不會(huì)干擾其他設(shè)備；

適用場(chǎng)合

變頻器型能耗制動(dòng)單元與丹佛斯變頻器、施耐德變頻器、艾默生變頻器、日立變頻器等變頻器及康沃變頻器、惠豐變頻器、富凌變頻器等國(guó)產(chǎn)變頻器配套，應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、造紙機(jī)械、電梯、離心機(jī)、起重機(jī)、礦用提升機(jī)等設(shè)備上。

在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，降速的基本方法就是通過(guò)逐步降低給定頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)拖動(dòng)系統(tǒng)的慣性較大，電機(jī)的轉(zhuǎn)速的下降將跟不上電

變頻器型能耗制動(dòng)單元

機(jī)同步轉(zhuǎn)速的下降，即電機(jī)的實(shí)際速度比其同步速度高，此時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)磁力線的方向和電機(jī)恒速運(yùn)行時(shí)正好相反，轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流的方向也都相反，所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩也就和電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向相反，電動(dòng)機(jī)將出現(xiàn)負(fù)轉(zhuǎn)矩，此時(shí)的電動(dòng)機(jī)實(shí)際為發(fā)電機(jī)，系統(tǒng)處于再生制動(dòng)狀態(tài)，將拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能回饋到變頻器直流母線上，使直流母線電壓不斷上升，甚至達(dá)到危險(xiǎn)的地步（變頻器損壞等）。

主要功能

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在某些應(yīng)用場(chǎng)合，需要快速降速，根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)原理可知，若滑差越大轉(zhuǎn)矩也越大，同理制動(dòng)轉(zhuǎn)矩將隨著降速速率的加大而增大，使系統(tǒng)降速時(shí)間大大縮短，能量回饋大大加快，直流母線電壓快速上升，因此必須將該回饋能量迅速消耗掉，保持直流母線電壓在某一安全范圍以下。制動(dòng)單元系統(tǒng)的主要功能就是能快速將該能量消耗掉（能量由制動(dòng)電阻轉(zhuǎn)換成熱能散發(fā)）。它有效的彌補(bǔ)了普通變頻器的制動(dòng)速度慢、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩?。?le;20%額定轉(zhuǎn)矩）的缺點(diǎn)，對(duì)于一些需快速制動(dòng)但頻度較低的場(chǎng)合非常適用。

動(dòng)作過(guò)程

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3.1、當(dāng)電動(dòng)機(jī)在外力的作用下減速時(shí)，電機(jī)以發(fā)電狀態(tài)運(yùn)行，產(chǎn)生再生能量。其產(chǎn)生的三相交流電動(dòng)勢(shì)被變頻器逆變部分的六個(gè)

變頻器型能量回饋單元

續(xù)流二極管組成的三相全控橋整流，使變頻器內(nèi)直流母線電壓持續(xù)升高。

3.2、當(dāng)直流電壓達(dá)到某一電壓（制動(dòng)單元的開(kāi)啟電壓）時(shí)，制動(dòng)單元功率開(kāi)關(guān)管開(kāi)通，電流流過(guò)制動(dòng)電阻。

3.3、制動(dòng)電阻釋放熱量，吸收再生能量，電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，變頻器直流母線電壓降低。

3.4、當(dāng)直流母線電壓降到某一電壓（制動(dòng)單元停止電壓）時(shí)，制動(dòng)單元的功率管關(guān)斷。此時(shí)沒(méi)有制動(dòng)電流流過(guò)電阻，制動(dòng)電阻在自然散熱，降低自身溫度。

3.5、當(dāng)直流母線的電壓重新升高使制動(dòng)單元?jiǎng)幼鲿r(shí)，制動(dòng)單元將重復(fù)以上過(guò)程，平衡母線電壓，使系統(tǒng)正常運(yùn)行。

優(yōu)點(diǎn)

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由于制動(dòng)單元的工況屬于短時(shí)工作，即每次的通電時(shí)間很短，在通電時(shí)間內(nèi)，其溫升遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到穩(wěn)定溫升；而每次通電后的間歇時(shí)間則較長(zhǎng)，在間歇時(shí)間內(nèi)，其溫度足以降到與環(huán)境溫度相同，因此制動(dòng)電阻的額定功率將大大降低，價(jià)格也隨之下降；另外由于IGBT只有一個(gè)，制動(dòng)時(shí)間為ms級(jí)，對(duì)功率管開(kāi)通與關(guān)斷的暫態(tài)性能指標(biāo)要求低，甚至要求關(guān)斷時(shí)間盡量短，以減少關(guān)斷脈沖電壓，保護(hù)功率管；控制機(jī)理也相對(duì)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)較為容易。

由于有以上優(yōu)點(diǎn)，因此它廣泛應(yīng)用于起重機(jī)等勢(shì)能負(fù)載及需快速制動(dòng)但為短時(shí)工作制的場(chǎng)合。

制動(dòng)電阻

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電動(dòng)機(jī)在工作頻率下降過(guò)程中，將處于再生制動(dòng)狀態(tài)，拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能要反饋到直流電路中，使直流電壓UD不斷上升，甚至可能達(dá)到危險(xiǎn)的地步。因此，必須將再生到直流電路的能量消耗掉，使UD保持在允許范圍內(nèi)。制動(dòng)電阻就是用來(lái)消耗這部分能量的。

每個(gè)變頻器都有制動(dòng)單元(小功率是制動(dòng)電阻,大功率是大功率晶體管GTR及其驅(qū)動(dòng)電路),小功率的是內(nèi)置的，大功率的是外置的。

一、制動(dòng)單元的工作原理　　制動(dòng)單元由大功率晶體管GTR及其驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成。其功能是為放電電流環(huán)節(jié)電容器在規(guī)定的電壓范圍內(nèi)儲(chǔ)存不了或者內(nèi)接的制動(dòng)電阻來(lái)不及消耗掉而使直流部分“過(guò)壓”時(shí)，需要加外接制動(dòng)組件，以加快消耗再生電能的速度。

在某些應(yīng)用場(chǎng)合，需要快速降速，根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)原理可知，若滑差越大轉(zhuǎn)矩也越大，同理制動(dòng)轉(zhuǎn)矩將隨著降速速率的加大而增大，使系統(tǒng)降速時(shí)間大大縮短，能量回饋大大加快，直流母線電壓快速上升，因此必須將該回饋能量迅速消耗掉，保持直流母線電壓在某一安全范圍以下。制動(dòng)單元系統(tǒng)的主要功能就是能快速將該能量消耗掉（能量由制動(dòng)電阻轉(zhuǎn)換成熱能散發(fā)）。它有效的彌補(bǔ)了普通變頻器的制動(dòng)速度慢、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩?。?le;20％額定轉(zhuǎn)矩）的缺點(diǎn)，對(duì)于一些需快速制動(dòng)但頻度較低的場(chǎng)合非常適用。

由于制動(dòng)單元的工況屬于短時(shí)工作，即每次的通電時(shí)間很短，在通電時(shí)間內(nèi)，其溫升遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到穩(wěn)定溫升；而每次通電后的間歇時(shí)間則較長(zhǎng)，在間歇時(shí)間內(nèi)，其溫度足以降到與環(huán)境溫度相同，因此制動(dòng)電阻的額定功率將大大降低，價(jià)格也隨之下降；另外由于IGBT只有一個(gè)，制動(dòng)時(shí)間為ms級(jí)，對(duì)功率管開(kāi)通與關(guān)斷的暫態(tài)性能指標(biāo)要求低，甚至要求關(guān)斷時(shí)間盡量短，以減少關(guān)斷脈沖電壓，保護(hù)功率管；控制機(jī)理也相對(duì)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)較為容易。由于有以上優(yōu)點(diǎn)，因此它廣泛應(yīng)用于起重機(jī)等勢(shì)能負(fù)載及需快速制動(dòng)但為短時(shí)工作制的場(chǎng)合。

二、制動(dòng)單元的作用 1、當(dāng)電動(dòng)機(jī)在外力的作用下減速時(shí)，電機(jī)以發(fā)電狀態(tài)運(yùn)行，產(chǎn)生再生能量。其產(chǎn)生的三相交流電動(dòng)勢(shì)被變頻器逆變部分的六個(gè)變頻器型能量回饋單元續(xù)流二極管組成的三相全控橋整流，使變頻器內(nèi)直流母線電壓持續(xù)升高。

2、當(dāng)直流電壓達(dá)到某一電壓（制動(dòng)單元的開(kāi)啟電壓）時(shí)，制動(dòng)單元功率開(kāi)關(guān)管開(kāi)通，電流流過(guò)制動(dòng)電阻。

3、制動(dòng)電阻釋放熱量，吸收再生能量，電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，變頻器直流母線電壓降低。

4、當(dāng)直流母線電壓降到某一電壓（制動(dòng)單元停止電壓）時(shí)，制動(dòng)單元的功率管關(guān)斷。此時(shí)沒(méi)有制動(dòng)電流流過(guò)電阻，制動(dòng)電阻在自然散熱，降低自身溫度。

5、當(dāng)直流母線的電壓重新升高使制動(dòng)單元?jiǎng)幼鲿r(shí)，制動(dòng)單元將重復(fù)以上過(guò)程，平衡母線電壓，使系統(tǒng)正常運(yùn)行。

　如上圖所示。圖中DR是制動(dòng)電阻，V是制動(dòng)單元。制動(dòng)單元是一個(gè)控制開(kāi)關(guān)，當(dāng)直流電路的電壓UD增高到一定限值時(shí)，開(kāi)關(guān)接通，將制動(dòng)電阻并聯(lián)到電容器C兩端，泄放電容器上存儲(chǔ)的過(guò)多電荷。其控制原理如下圖虛線框內(nèi)電路所示。電壓比較器的反向輸入端接一個(gè)穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓。而正向輸入端則通過(guò)電阻R1和R2對(duì)直流電路電壓UD取樣，當(dāng)UD數(shù)值超過(guò)一定限值時(shí)。正向端電壓超過(guò)反向端，電壓比較器的輸出端為高。經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路使IGBT管導(dǎo)通，制動(dòng)電阻開(kāi)始放電。當(dāng)UD電壓數(shù)值在正常范圍時(shí)，IGBT管截止，制動(dòng)電阻退出工作。 
　　IGBT管是一種新型半導(dǎo)體元件，它兼有場(chǎng)效應(yīng)管輸入阻抗高、驅(qū)動(dòng)電流小和雙極性晶體管增益高、工作電流大和工作電壓高的優(yōu)點(diǎn)。在變頻器中被普遍使用，除了制動(dòng)電路外，其逆變電路中的開(kāi)關(guān)管也幾乎清一色地選用IGBT管。 
　　上圖中的電阻R是限流電阻，可以限制開(kāi)機(jī)瞬間電容器C較大的充電涌流。適當(dāng)延時(shí)后，交流接觸器KM觸點(diǎn)接通。將電阻R短路。有的變頻器在這里使用一只晶閘管，作用與此類似。 
 

西門子6SE70變頻器/制動(dòng)單元

變頻器型能耗制動(dòng)單元，又名“能耗制動(dòng)單元”，用于變頻調(diào)速系統(tǒng)中，與合適的制動(dòng)電阻匹配后，將電機(jī)在減速過(guò)程中所產(chǎn)生的再生電能以熱能的形式消耗到電阻上，進(jìn)而達(dá)到系統(tǒng)所必須的、良好的快速制動(dòng)效果。在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，降速的基本方法就是通過(guò)逐步降低給定頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)。