Поставщик тормозного блока преобразователя частоты напоминает, что преобразователь частоты оснащён динамическим резистором, который, главным образом, предназначен для отвода части энергии конденсатора звена постоянного тока через тормозной резистор, чтобы избежать чрезмерного напряжения на конденсаторе. Теоретически, если конденсатор накапливает много энергии, его можно использовать для её высвобождения для питания двигателя, избегая при этом потерь энергии. Однако ёмкость конденсатора ограничена, как и его выдерживаемое напряжение. Когда напряжение на конденсаторе звена достигает определённого уровня, это может привести к повреждению конденсатора, а некоторые даже к повреждению IGBT. Поэтому необходимо своевременно отводить электричество через тормозной резистор. Такое высвобождение энергии является пустой тратой времени и неизбежным решением.
Конденсатор шины представляет собой буферную зону, которая может удерживать ограниченную энергию.
После выпрямления всего трёхфазного переменного тока и подключения его к конденсаторам, нормальное напряжение на шине при полной нагрузке составляет примерно 1,35: 380 * 1,35 = 513 вольт. Это напряжение, естественно, будет колебаться в реальном времени, но минимальное значение не должно быть ниже 480 вольт, иначе сработает защита от пониженного напряжения. Конденсаторы на шине обычно состоят из двух последовательно соединённых наборов электролитических конденсаторов на 450 В с теоретическим выдерживаемым напряжением 900 В. Если напряжение на шине превысит это значение, конденсатор взорвётся, поэтому напряжение на шине не может достичь такого высокого напряжения 900 В ни при каких обстоятельствах.
Фактически, выдерживаемое напряжение IGBT при трёхфазном входном напряжении 380 В составляет 1200 В, что часто требует работы в диапазоне 800 В. Учитывая, что при повышении напряжения возникает проблема инерции, то есть, если немедленно включить тормозной резистор, напряжение на шине не будет быстро снижаться. Поэтому многие преобразователи частоты спроектированы так, чтобы начинать работу при напряжении около 700 В через тормозной модуль, чтобы снизить напряжение на шине и предотвратить дальнейший рост заряда.
Таким образом, при проектировании тормозных резисторов основное внимание уделяется сопротивлению напряжению конденсаторов и IGBT-модулей, чтобы избежать повреждения этих двух важных компонентов высоким напряжением шины. Повреждение этих двух компонентов приведет к сбоям в работе преобразователя частоты.
Быстрая парковка требует тормозного резистора, а также мгновенное ускорение требует его.
Причина повышения напряжения на шине преобразователя частоты часто заключается в том, что преобразователь частоты переводит двигатель в режим электронного торможения, позволяя IGBT-транзистору проходить определённую последовательность токов, используя большой индуктивный ток двигателя, который не может изменяться внезапно, и мгновенно генерируя высокое напряжение для зарядки конденсатора шины. В этот момент двигатель быстро замедляется. Если тормозной резистор не потребляет энергию шины своевременно, напряжение на шине будет продолжать расти, создавая угрозу безопасности преобразователя частоты.
Если нагрузка не очень большая и нет необходимости в быстрой остановке, то в этой ситуации нет необходимости в использовании тормозного резистора. Даже при установке тормозного резистора пороговое напряжение срабатывания тормозного блока не сработает, и тормозной резистор не включится.
Помимо необходимости увеличения тормозного сопротивления и тормозного блока для быстрого торможения в условиях большой нагрузки, фактически, если это соответствует требованиям большой нагрузки и очень быстрого времени пуска, тормозной блок и тормозное сопротивление также должны быть согласованы для пуска. Ранее я пытался использовать преобразователь частоты для управления специальным штамповочным прессом, и время разгона преобразователя частоты было рассчитано на 0,1 секунды. В то же время, при пуске с полной нагрузкой, хотя нагрузка не очень большая, из-за слишком короткого времени разгона колебания напряжения на шине очень сильные, и могут возникнуть ситуации перенапряжения или перегрузки по току. Позже были добавлены внешний тормозной блок и тормозной резистор, и преобразователь частоты может работать нормально. Анализ показал, что это происходит из-за слишком короткого времени пуска, и напряжение конденсатора шины мгновенно разряжается. Выпрямитель мгновенно заряжает большой ток, вызывая резкое повышение напряжения на шине. Это приводит к значительным колебаниям напряжения на шине, которые могут мгновенно превысить 700 вольт. Добавление тормозного резистора позволяет своевременно устранить колебания высокого напряжения, что позволяет преобразователю частоты работать в нормальном режиме.
При векторном управлении также существует особая ситуация, когда направления крутящего момента и скорости двигателя противоположны, или когда двигатель работает на нулевой скорости при 100% выходном крутящем моменте. Например, когда кран роняет тяжёлый предмет и останавливается в воздухе, или при перемотке, требуется управление крутящим моментом. Двигатель должен работать в режиме генератора, а постоянный ток будет заряжаться в конденсаторе шины. Благодаря тормозному резистору эта энергия может своевременно потребляться для поддержания баланса и стабильности напряжения шины.
Многие небольшие преобразователи частоты, например, мощностью 3,7 кВт, часто имеют встроенные тормозные блоки и тормозные резисторы, вероятно, из-за соображений уменьшения емкости конденсатора шины, в то время как маломощные резисторы и тормозные блоки не так уж и дороги.