주파수 변환기 제동 장치 공급업체는 주파수 변환기에 동적 저항이 장착되어 있어 주로 DC 버스 커패시터의 에너지 일부를 제동 저항을 통해 소모하여 커패시터의 과전압을 방지한다는 점을 알려드립니다. 이론적으로 커패시터에 많은 에너지가 저장되어 있다면, 이를 방출하여 모터를 구동하고 에너지 낭비를 방지할 수 있습니다. 그러나 커패시터의 용량과 내전압에는 한계가 있습니다. 버스 커패시터의 전압이 일정 수준에 도달하면 커패시터가 손상될 수 있으며, 일부는 IGBT를 손상시킬 수도 있습니다. 따라서 제동 저항을 통해 적시에 전기를 방출해야 합니다. 이러한 방출은 시간 낭비일 뿐 아니라 불가피한 해결책입니다.
버스 커패시터는 제한된 에너지를 보유할 수 있는 버퍼 영역입니다.
모든 3상 교류 전원이 정류되어 커패시터에 연결된 후, 전부하 운전 시 모선의 정상 전압은 약 1.35배, 즉 380 * 1.35 = 513V입니다. 이 전압은 실시간으로 변동하지만, 최소값은 480V보다 낮아질 수 없으며, 그렇지 않으면 저전압 경보 보호 기능이 작동합니다. 모선 커패시터는 일반적으로 450V 전해 커패시터 두 세트를 직렬로 연결하여 구성되며, 이론상 내전압은 900V입니다. 모선 전압이 이 값을 초과하면 커패시터가 직접 폭발하므로 모선 전압은 어떤 경우에도 900V라는 높은 전압에 도달할 수 없습니다.
실제로 3상 380V 입력 IGBT의 내전압 값은 1200V이며, 이는 종종 800V 이내에서 작동해야 합니다. 전압이 상승하면 관성 문제가 발생하여 제동 저항을 즉시 작동시키더라도 모선 전압이 빠르게 감소하지 않는다는 점을 고려하면, 많은 주파수 변환기는 모선 전압을 낮추고 추가적인 상향 충전을 방지하기 위해 제동 장치를 통해 약 700V에서 작동을 시작하도록 설계됩니다.
따라서 제동 저항 설계의 핵심은 커패시터와 IGBT 모듈의 내압을 고려하여 버스의 고전압으로 인해 이 두 가지 중요한 부품이 손상되는 것을 방지하는 것입니다. 이 두 부품이 손상되면 주파수 변환기가 제대로 작동하지 않습니다.
빠른 주차에는 제동저항이 필요하고, 순간 가속에도 제동저항이 필요합니다.
주파수 변환기의 모선 전압이 상승하는 이유는 주파수 변환기가 모터를 전자 제동 상태로 작동시켜 IGBT가 특정 도통 시퀀스를 통과하도록 하고, 모터의 급격한 변화가 불가능한 큰 인덕턴스 전류를 활용하여 순간적으로 고전압을 발생시켜 모선 커패시터를 충전하기 때문입니다. 이때 모터는 빠르게 감속합니다. 이때 제동 저항이 모선의 에너지를 적시에 소모하지 못하면 모선 전압이 계속 상승하여 주파수 변환기의 안전에 위협이 됩니다.
부하가 크지 않고 급정지가 필요하지 않은 경우에는 제동 저항기를 사용할 필요가 없습니다. 제동 저항기를 설치하더라도 제동 장치의 작동 임계 전압이 트리거되지 않아 제동 저항기가 작동하지 않습니다.
고부하 감속 상황에서 빠른 제동을 위해 제동 저항과 제동 유닛을 증가시킬 필요성 외에도, 실제로 고부하와 매우 빠른 시동 시간 요건을 충족한다면 시동 시 제동 유닛과 제동 저항의 조정도 필요합니다. 과거에는 주파수 변환기를 사용하여 특수 펀칭 프레스를 구동하려고 시도했는데, 주파수 변환기의 가속 시간은 0.1초로 설계되었습니다. 당시 최대 부하로 시동할 때 부하가 크지 않더라도 가속 시간이 너무 짧아 모선 전압 변동이 매우 심하고 과전압 또는 과전류 상황이 발생할 수 있습니다. 이후 외부 제동 유닛과 제동 저항을 추가하면 주파수 변환기가 정상적으로 작동할 수 있습니다. 분석 결과, 시동 시간이 너무 짧아 모선 커패시터 전압이 순간적으로 방전되기 때문입니다. 정류기가 순간적으로 큰 전류를 충전하여 모선 전압이 급격히 상승합니다. 이로 인해 모선에 심각한 전압 변동이 발생하여 순식간에 700V를 초과할 수 있습니다. 제동 저항을 추가하면 이러한 변동하는 고전압을 적절한 시기에 제거하여 주파수 변환기가 정상적으로 작동할 수 있습니다.
벡터 제어에는 모터의 토크 방향과 속도 방향이 반대이거나, 100% 토크 출력으로 0 속도로 작동하는 특수 상황도 있습니다. 예를 들어, 크레인이 무거운 물체를 떨어뜨려 공중에 멈추거나, 감아 올릴 때 토크 제어가 필요합니다. 모터는 발전기 상태로 작동해야 하며, 연속 전류는 모선 커패시터에 다시 충전됩니다. 제동 저항을 통해 이 에너지를 적시에 소비하여 모선 전압의 균형과 안정성을 유지할 수 있습니다.
3.7KW급과 같은 많은 소형 주파수 변환기에는 버스 커패시터를 줄이는 것을 고려해서 제동 장치와 제동 저항기가 내장되어 있는 경우가 많습니다. 반면 저전력 저항기와 제동 장치는 그렇게 비싸지 않습니다.