تأمینکننده واحد ترمز مبدل فرکانس به شما یادآوری میکند که در سیستم کنترل سرعت تبدیل فرکانس، روش اساسی کاهش سرعت، کاهش تدریجی فرکانس داده شده است. هنگامی که اینرسی سیستم کشش زیاد باشد، کاهش سرعت موتور با کاهش سرعت موتور سنکرون همراه نخواهد بود، یعنی سرعت واقعی موتور بالاتر از سرعت سنکرون آن است. در این زمان، جهت خطوط میدان مغناطیسی که توسط سیمپیچ روتور موتور قطع میشوند، دقیقاً خلاف جهت عملکرد سرعت ثابت موتور است. جهت نیروی محرکه الکتریکی القایی و جریان سیمپیچ روتور نیز خلاف جهت چرخش موتور است و موتور گشتاور منفی تولید میکند. در این زمان، موتور در واقع یک ژنراتور است و سیستم در حالت ترمز احیاکننده قرار دارد. انرژی جنبشی سیستم کشش به باس DC مبدل فرکانس بازگردانده میشود و باعث میشود ولتاژ باس DC به طور مداوم افزایش یابد و حتی به سطح خطرناکی (مانند آسیب به مبدل فرکانس) برسد.
اصل کار واحد ترمز
واحد ترمز شامل یک ترانزیستور GTR با توان بالا و مدار راه انداز آن است. وظیفه آن اضافه کردن یک قطعه ترمز خارجی برای تسریع مصرف انرژی الکتریکی احیا شده است، زمانی که خازن لینک جریان تخلیه نتواند در محدوده ولتاژ مشخص شده ذخیره کند یا مقاومت ترمز داخلی نتواند آن را به موقع مصرف کند و در نتیجه ولتاژ اضافی در قسمت DC ایجاد شود.
در برخی کاربردها، کاهش سرعت سریع مورد نیاز است. طبق اصل موتورهای آسنکرون، هر چه لغزش بیشتر باشد، گشتاور نیز بیشتر است. به طور مشابه، گشتاور ترمز با افزایش نرخ کاهش سرعت افزایش مییابد و زمان کاهش سرعت سیستم را تا حد زیادی کوتاه میکند، بازخورد انرژی را تسریع میکند و باعث میشود ولتاژ باس DC به سرعت افزایش یابد. بنابراین، انرژی بازخورد باید به سرعت مصرف شود تا ولتاژ باس DC زیر یک محدوده ایمن خاص حفظ شود. عملکرد اصلی سیستم واحد ترمز، اتلاف سریع انرژی (که توسط مقاومت ترمز به انرژی حرارتی تبدیل میشود) است. این واحد به طور موثر معایب سرعت ترمز آهسته و گشتاور ترمز کوچک (≤ 20٪ گشتاور نامی) مبدلهای فرکانس معمولی را جبران میکند و برای موقعیتهایی که ترمز سریع مورد نیاز است اما فرکانس پایین است، بسیار مناسب است.
با توجه به عملکرد کوتاه مدت واحد ترمز، که به این معنی است که زمان روشن بودن هر بار بسیار کوتاه است، افزایش دما در طول زمان روشن بودن به هیچ وجه پایدار نیست. فاصله زمانی پس از هر بار روشن شدن طولانیتر است، که در طی آن دما برای کاهش به سطح مشابه دمای محیط کافی است. بنابراین، توان نامی مقاومت ترمز به میزان زیادی کاهش مییابد و قیمت نیز به تبع آن کاهش مییابد. علاوه بر این، با توجه به اینکه تنها یک IGBT با زمان ترمز در سطح میلیثانیه وجود دارد، لازم است شاخصهای عملکرد گذرا برای روشن و خاموش شدن ترانزیستور قدرت کم باشند و حتی زمان خاموش شدن نیز باید تا حد امکان کوتاه باشد تا ولتاژ پالس خاموش شدن کاهش یابد و از ترانزیستور قدرت محافظت شود. مکانیسم کنترل نسبتاً ساده و پیادهسازی آن آسان است. با توجه به مزایای فوق، به طور گسترده در بارهای انرژی پتانسیل مانند جرثقیلها و در شرایطی که ترمز سریع اما برای کار کوتاه مدت مورد نیاز است، استفاده میشود.
عملکرد واحد ترمز
۱. هنگامی که موتور الکتریکی تحت نیروی خارجی سرعت خود را کاهش میدهد، در حالت مولد عمل میکند و انرژی احیاکننده تولید میکند. نیروی محرکه الکتریکی AC سه فاز تولید شده توسط آن توسط یک پل سه فاز کاملاً کنترل شده متشکل از شش واحد بازخورد انرژی ویژه اینورتر و دیودهای هرزگرد در بخش اینورتر اینورتر، یکسو میشود که به طور مداوم ولتاژ باس DC را در داخل اینورتر افزایش میدهد.
۲. هنگامی که ولتاژ DC به یک ولتاژ مشخص (ولتاژ راه اندازی واحد ترمز) می رسد، لوله کلید قدرت واحد ترمز باز می شود و جریان از مقاومت ترمز عبور می کند.
۳. مقاومت ترمز گرما آزاد میکند، انرژی احیاکننده را جذب میکند، سرعت موتور را کاهش میدهد و ولتاژ باس DC مبدل فرکانس را پایین میآورد.
۴. هنگامی که ولتاژ باس DC به یک ولتاژ مشخص (ولتاژ توقف واحد ترمز) کاهش مییابد، ترانزیستور قدرت واحد ترمز خاموش میشود. در این زمان، هیچ جریان ترمزی از مقاومت عبور نمیکند و مقاومت ترمز به طور طبیعی گرما را دفع میکند و دمای خود را کاهش میدهد.
۵. هنگامی که ولتاژ باس DC دوباره افزایش مییابد تا واحد ترمز را فعال کند، واحد ترمز فرآیند فوق را تکرار میکند تا ولتاژ باس را متعادل کند و عملکرد عادی سیستم را تضمین کند.