Dodavatel brzdové jednotky s frekvenčním měničem připomíná, že v systému řízení otáček s frekvenčním měničem je základní metodou snižování otáček postupné snižování dané frekvence. Pokud je setrvačnost brzdového systému velká, pokles otáček motoru nebude držet krok se snižováním synchronních otáček motoru, tj. skutečná rychlost motoru je vyšší než jeho synchronní rychlost. V tomto okamžiku je směr siločar magnetického pole proříznutých vinutím rotoru motoru přesně opačný než při provozu motoru s konstantní rychlostí. Směr indukované elektromotorické síly a proudu vinutím rotoru je také opačný než směr otáčení motoru a motor vytváří záporný točivý moment. V tomto okamžiku je motor ve skutečnosti generátorem a systém je v rekuperačním brzdném stavu. Kinetická energie brzdového systému je přiváděna zpět do stejnosměrné sběrnice frekvenčního měniče, což způsobuje neustálý nárůst napětí na stejnosměrné sběrnici a dokonce dosahuje nebezpečné úrovně (například poškození frekvenčního měniče).
Princip činnosti brzdové jednotky
Brzdná jednotka se skládá z výkonného tranzistoru GTR a jeho budicího obvodu. Její funkcí je přidat externí brzdnou složku pro urychlení spotřeby regenerované elektrické energie, když vybíjecí proudový kondenzátor nemůže uložit napětí v daném rozsahu napětí nebo interní brzdný rezistor nemůže energii včas spotřebovat, což vede k přepětí ve stejnosměrné části.
V určitých aplikacích je vyžadováno rychlé zpomalení. Podle principu asynchronních motorů platí, že čím větší je skluz, tím větší je točivý moment. Podobně se brzdný moment zvyšuje se zvyšující se rychlostí zpomalení, což výrazně zkracuje dobu zpomalení systému, urychluje zpětnou vazbu energie a způsobuje rychlý nárůst napětí stejnosměrné sběrnice. Proto musí být zpětnovazební energie rychle spotřebována, aby se napětí stejnosměrné sběrnice udrželo pod určitým bezpečným rozsahem. Hlavní funkcí brzdové jednotky je rychlé rozptýlení energie (která je brzdným rezistorem přeměněna na tepelnou energii). Účinně kompenzuje nevýhody pomalé brzdné rychlosti a malého brzdného momentu (≤ 20 % jmenovitého točivého momentu) běžných frekvenčních měničů a je velmi vhodný pro situace, kdy je vyžadováno rychlé brzdění, ale frekvence je nízká.
Vzhledem ke krátkodobému provozu brzdné jednotky, což znamená, že doba zapnutí je pokaždé velmi krátká, není nárůst teploty během doby zapnutí zdaleka stabilní; časový interval po každém zapnutí je delší, během kterého teplota stačí k poklesu na stejnou úroveň jako okolní teplota. Proto se jmenovitý výkon brzdného rezistoru výrazně sníží a odpovídajícím způsobem se sníží i cena; navíc vzhledem k tomu, že existuje pouze jeden IGBT s dobou brzdění na úrovni ms, musí být ukazatele přechodového výkonu pro zapnutí a vypnutí výkonového tranzistoru nízké a dokonce i doba vypnutí musí být co nejkratší, aby se snížilo napětí vypínacího impulsu a ochránil výkonový tranzistor; řídicí mechanismus je relativně jednoduchý a snadno implementovatelný. Díky výše uvedeným výhodám se široce používá u potenciálních energetických zátěží, jako jsou jeřáby, a v situacích, kdy je vyžadováno rychlé brzdění, ale pro krátkodobý provoz.
Funkce brzdové jednotky
1. Když elektromotor zpomaluje vlivem vnější síly, pracuje v generátorovém stavu a vytváří regenerativní energii. Generovaná třífázová střídavá elektromotorická síla je usměrněna třífázovým plně řízeným můstkem složeným ze šesti jednotek zpětné vazby energie specifické pro měnič a nulových diod v měniči, které plynule zvyšují napětí stejnosměrné sběrnice uvnitř měniče.
2. Když stejnosměrné napětí dosáhne určité hodnoty (spouštěcí napětí brzdné jednotky), otevře se spínací trubice brzdné jednotky a proud protéká brzdným rezistorem.
3. Brzdný rezistor uvolňuje teplo, absorbuje regenerativní energii, snižuje otáčky motoru a snižuje napětí stejnosměrné sběrnice frekvenčního měniče.
4. Když napětí stejnosměrné sběrnice klesne na určitou hodnotu (napětí pro zastavení brzdné jednotky), výkonový tranzistor brzdné jednotky se vypne. V tomto okamžiku rezistorem neprotéká žádný brzdný proud a brzdný rezistor přirozeně odvádí teplo, čímž snižuje svou vlastní teplotu.
5. Když napětí stejnosměrné sběrnice opět stoupne a aktivuje se brzdná jednotka, brzdná jednotka výše uvedený proces zopakuje, aby vyrovnala napětí sběrnice a zajistila normální provoz systému.