ผู้จัดจำหน่ายชุดเบรกของตัวแปลงความถี่ขอเตือนว่าตัวแปลงความถี่มีตัวต้านทานแบบไดนามิกเพื่อใช้พลังงานบางส่วนจากตัวเก็บประจุบัส DC ผ่านตัวต้านทานเบรก เพื่อป้องกันแรงดันไฟฟ้าที่มากเกินไปของตัวเก็บประจุ ในทางทฤษฎี หากตัวเก็บประจุเก็บพลังงานไว้มาก ก็สามารถนำไปใช้เพื่อปล่อยพลังงานนั้นไปขับเคลื่อนมอเตอร์และหลีกเลี่ยงการสูญเสียพลังงานได้ อย่างไรก็ตาม ความจุของตัวเก็บประจุมีจำกัด และแรงดันไฟฟ้าที่ทนทานก็จำกัดเช่นกัน เมื่อแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุบัสถึงระดับหนึ่ง อาจทำให้ตัวเก็บประจุเสียหาย และบางตัวอาจทำให้ IGBT เสียหายได้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องปล่อยกระแสไฟฟ้าผ่านตัวต้านทานเบรกอย่างทันท่วงที การปลดปล่อยพลังงานนี้ถือเป็นการเสียเวลาและเป็นวิธีแก้ปัญหาที่หลีกเลี่ยงไม่ได้
ตัวเก็บประจุบัสเป็นโซนบัฟเฟอร์ที่สามารถเก็บพลังงานได้จำกัด
หลังจากแปลงกระแสไฟฟ้ากระแสสลับสามเฟสทั้งหมดและเชื่อมต่อกับตัวเก็บประจุแล้ว แรงดันไฟฟ้าปกติของบัสขณะทำงานเต็มกำลังจะมีค่าประมาณ 1.35 เท่า หรือ 380 * 1.35 = 513 โวลต์ แรงดันไฟฟ้านี้จะผันผวนตามเวลาจริงตามธรรมชาติ แต่ค่าต่ำสุดต้องไม่ต่ำกว่า 480 โวลต์ มิฉะนั้นจะทำให้เกิดสัญญาณเตือนแรงดันต่ำ ตัวเก็บประจุบัสโดยทั่วไปประกอบด้วยตัวเก็บประจุอิเล็กโทรไลต์ 450 โวลต์สองชุดต่ออนุกรมกัน โดยมีแรงดันไฟฟ้าทนทางทฤษฎีอยู่ที่ 900 โวลต์ หากแรงดันไฟฟ้าบัสเกินค่านี้ ตัวเก็บประจุจะระเบิดโดยตรง ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าบัสจึงไม่อาจสูงถึง 900 โวลต์ได้ไม่ว่าในกรณีใดๆ
ในความเป็นจริง ค่าแรงดันทนของ IGBT ที่ใช้ไฟสามเฟส 380 โวลต์ คือ 1,200 โวลต์ ซึ่งมักต้องทำงานภายใน 800 โวลต์ เมื่อพิจารณาว่าหากแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น จะเกิดปัญหาความเฉื่อย กล่าวคือ หากตัวต้านทานเบรกทำงานทันที แรงดันบัสจะไม่ลดลงอย่างรวดเร็ว ดังนั้น ตัวแปลงความถี่หลายตัวจึงได้รับการออกแบบให้เริ่มทำงานที่ประมาณ 700 โวลต์ผ่านชุดเบรก เพื่อลดแรงดันบัสและหลีกเลี่ยงการชาร์จขึ้นอีก
ดังนั้นหัวใจสำคัญของการออกแบบตัวต้านทานเบรกคือการพิจารณาความต้านทานแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุและโมดูล IGBT เพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นกับส่วนประกอบสำคัญทั้งสองนี้จากแรงดันไฟฟ้าสูงของบัส หากส่วนประกอบทั้งสองประเภทนี้เสียหาย ตัวแปลงความถี่จะทำงานไม่ถูกต้อง
การจอดรถอย่างรวดเร็วต้องใช้ตัวต้านทานเบรก และการเร่งความเร็วทันทีก็ต้องใช้ตัวต้านทานเช่นกัน
สาเหตุที่แรงดันไฟฟ้าบัสของตัวแปลงความถี่เพิ่มขึ้นมักเกิดจากตัวแปลงความถี่ทำให้มอเตอร์ทำงานในสถานะเบรกอิเล็กทรอนิกส์ ทำให้ IGBT สามารถผ่านลำดับการนำไฟฟ้าที่กำหนดได้ โดยใช้กระแสเหนี่ยวนำขนาดใหญ่ของมอเตอร์ซึ่งไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ทันที และสร้างแรงดันไฟฟ้าสูงเพื่อชาร์จประจุให้กับตัวเก็บประจุบัส ณ เวลานี้ มอเตอร์จะชะลอตัวลงอย่างรวดเร็ว หากตัวต้านทานเบรกไม่กินพลังงานของบัสในเวลาที่เหมาะสม แรงดันไฟฟ้าบัสจะยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ซึ่งเป็นภัยคุกคามต่อความปลอดภัยของตัวแปลงความถี่
หากน้ำหนักบรรทุกไม่มากและไม่จำเป็นต้องมีเบรกอย่างรวดเร็ว ก็ไม่จำเป็นต้องใช้ตัวต้านทานเบรกในสถานการณ์นี้ แม้ว่าคุณจะติดตั้งตัวต้านทานเบรกแล้ว แรงดันไฟฟ้าเกณฑ์การทำงานของชุดเบรกก็จะไม่ถูกกระตุ้น และตัวต้านทานเบรกก็จะไม่ทำงาน
นอกจากความจำเป็นในการเพิ่มความต้านทานเบรกและชุดเบรกสำหรับการเบรกอย่างรวดเร็วในสถานการณ์ที่มีการลดความเร็วของโหลดหนักแล้ว ในความเป็นจริง หากเป็นไปตามข้อกำหนดของโหลดหนักและเวลาเริ่มต้นที่รวดเร็วมาก ชุดเบรกและความต้านทานเบรกยังต้องได้รับการประสานงานเพื่อเริ่มต้นอีกด้วย ในอดีต ผมได้ลองใช้ตัวแปลงความถี่เพื่อขับเคลื่อนเครื่องปั๊มแบบพิเศษ และระยะเวลาการเร่งความเร็วของตัวแปลงความถี่ได้รับการออกแบบมาให้อยู่ที่ 0.1 วินาที ในขณะนี้ เมื่อเริ่มต้นที่โหลดเต็มที่ แม้ว่าโหลดจะไม่หนักมาก แต่เนื่องจากเวลาเร่งความเร็วสั้นเกินไป ความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าบัสจึงรุนแรงมาก และอาจเกิดสถานการณ์แรงดันไฟฟ้าเกินหรือกระแสเกินได้ ต่อมาได้มีการเพิ่มชุดเบรกภายนอกและความต้านทานเบรก ทำให้ตัวแปลงความถี่สามารถทำงานได้ตามปกติ ในการวิเคราะห์ สาเหตุเกิดจากระยะเวลาเริ่มต้นที่สั้นเกินไป และแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุบัสจะหมดลงทันที วงจรเรียงกระแสจะชาร์จกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ทันที ทำให้แรงดันไฟฟ้าบัสเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหัน ส่งผลให้เกิดความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าบนบัสอย่างรุนแรง ซึ่งอาจเกิน 700 โวลต์ในทันที การเพิ่มตัวต้านทานเบรกทำให้สามารถกำจัดแรงดันไฟฟ้าสูงที่ผันผวนนี้ได้อย่างทันท่วงที ช่วยให้ตัวแปลงความถี่สามารถทำงานได้ตามปกติ
นอกจากนี้ ยังมีสถานการณ์พิเศษในการควบคุมเวกเตอร์ ซึ่งทิศทางแรงบิดและความเร็วของมอเตอร์จะตรงกันข้าม หรือเมื่อทำงานที่ความเร็วศูนย์ด้วยแรงบิดเอาต์พุต 100% ตัวอย่างเช่น เมื่อเครนปล่อยวัตถุหนักและหยุดกลางอากาศ หรือเมื่อม้วนกลับ จำเป็นต้องควบคุมแรงบิด มอเตอร์ต้องทำงานในสถานะเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และกระแสไฟฟ้าต่อเนื่องจะถูกชาร์จกลับเข้าสู่ตัวเก็บประจุบัส ตัวต้านทานเบรกสามารถใช้พลังงานนี้ได้อย่างทันท่วงทีเพื่อรักษาสมดุลและเสถียรภาพของแรงดันไฟฟ้าบัส
ตัวแปลงความถี่ขนาดเล็กหลายตัว เช่น ตัวแปลงขนาด 3.7 กิโลวัตต์ มักมีชุดเบรกและตัวต้านทานเบรกในตัว ซึ่งอาจเป็นเพราะมีการพิจารณาลดตัวเก็บประจุบัส ในขณะที่ตัวต้านทานและชุดเบรกพลังงานต่ำนั้นไม่แพงมากนัก