Frekans dönüştürücü frenleme ünitesi tedarikçisi, frekans dönüştürücünün, DC bara kapasitöründeki enerjinin bir kısmını frenleme direnci üzerinden tüketmek ve böylece kapasitörün aşırı voltajını önlemek için dinamik bir dirençle donatıldığını hatırlatır. Teoride, bir kapasitör çok fazla enerji depoluyorsa, bu enerjiyi serbest bırakarak bir motoru çalıştırabilir ve enerji israfını önleyebilir. Ancak, bir kapasitörün kapasitesi ve dayanım gerilimi de sınırlıdır. Bara kapasitörünün voltajı belirli bir seviyeye ulaştığında, kapasitöre ve hatta IGBT'ye zarar verebilir. Bu nedenle, elektriğin frenleme direnci üzerinden zamanında serbest bırakılması gerekir. Bu serbest bırakma zaman kaybıdır ve kaçınılmaz bir çözümdür.
Otobüs kapasitörü, sınırlı enerjiyi tutabilen bir tampon bölgedir
Üç fazlı AC güç doğrultulup kondansatörlere bağlandıktan sonra, tam yük çalışması sırasında baranın normal voltajı yaklaşık 1,35 katı, yani 380 x 1,35 = 513 volt olur. Bu voltaj gerçek zamanlı olarak doğal olarak dalgalanacaktır, ancak minimum 480 volttan düşük olamaz, aksi takdirde düşük voltaj alarmı tetiklenir. Bara kondansatörleri genellikle seri bağlanmış iki set 450 V elektrolitik kondansatörden oluşur ve teorik dayanım voltajı 900 V'tur. Bara voltajı bu değeri aşarsa, kondansatör doğrudan patlar, bu nedenle bara voltajı ne olursa olsun 900 V gibi yüksek bir voltaja ulaşamaz.
Aslında, üç fazlı 380 volt girişli IGBT'lerin dayanım gerilimi değeri 1200 volttur ve bu da genellikle 800 volt içinde çalışmayı gerektirir. Gerilimin artması durumunda atalet sorunu yaşanacağı, yani fren direncini hemen devreye soktuğunuzda bara geriliminin hızla düşmeyeceği düşünüldüğünde, birçok frekans dönüştürücü, bara gerilimini düşürmek ve daha fazla yukarı doğru yüklenmeyi önlemek için fren ünitesi üzerinden yaklaşık 700 voltta çalışmaya başlayacak şekilde tasarlanmıştır.
Dolayısıyla, fren dirençleri tasarlamanın özü, kapasitörlerin ve IGBT modüllerinin gerilim direncini göz önünde bulundurarak, bu iki önemli bileşenin baradaki yüksek gerilimden zarar görmesini önlemektir. Bu iki bileşen türü hasar görürse, frekans dönüştürücü düzgün çalışmayacaktır.
Hızlı park etmek fren direnci gerektirir ve ani hızlanma da bunu gerektirir
Frekans dönüştürücünün bara voltajının artmasının nedeni genellikle frekans dönüştürücünün motoru elektronik frenleme durumunda çalıştırması, IGBT'nin belirli bir iletim dizisinden geçmesine izin vermesi, motorun aniden değişemeyen yüksek endüktans akımını kullanması ve bara kapasitörünü şarj etmek için anında yüksek voltaj üretmesidir. Bu sırada motor hızla yavaşlar. Frenleme direnci baradaki enerjiyi zamanında tüketmezse, bara voltajı yükselmeye devam ederek frekans dönüştürücünün güvenliği için bir tehdit oluşturur.
Yük çok ağır değilse ve ani durdurma gerekmiyorsa, bu durumda fren direnci kullanmaya gerek yoktur. Fren direnci taksanız bile, fren ünitesinin çalışma eşik voltajı tetiklenmeyecek ve fren direnci devreye girmeyecektir.
Ağır yük yavaşlama durumlarında hızlı frenleme için fren direncini ve fren ünitesini artırma gerekliliğinin yanı sıra, ağır yük ve çok hızlı kalkış süresi gereksinimlerini karşılıyorsa, fren ünitesi ve fren direncinin de kalkış için koordine edilmesi gerekir. Geçmişte, özel bir delme presini çalıştırmak için bir frekans konvertörü kullanmayı denedim ve frekans konvertörünün hızlanma süresi 0,1 saniye olacak şekilde tasarlanmıştı. Bu sırada, tam yükte kalkış yapıldığında, yük çok ağır olmasa da, hızlanma süresi çok kısa olduğu için bara voltaj dalgalanması çok şiddetli olur ve aşırı voltaj veya aşırı akım durumları meydana gelebilir. Daha sonra, harici bir fren ünitesi ve fren direnci eklendi ve frekans konvertörü normal şekilde çalışabilir. Analizde, bunun nedeni kalkış süresinin çok kısa olması ve bara kapasitörünün voltajının anında boşalmasıdır. Doğrultucu anında büyük bir akım yükler ve bu da bara voltajının aniden artmasına neden olur. Bu, barada anında 700 voltu aşabilen ciddi voltaj dalgalanmalarına neden olur. Frenleme direncinin eklenmesiyle bu dalgalanan yüksek gerilim zamanında ortadan kaldırılabilir ve frekans konvertörünün normal şekilde çalışması sağlanabilir.
Vektör kontrolünde, motorun tork ve hız yönlerinin zıt olduğu veya %100 tork çıkışıyla sıfır hızda çalışırken de özel bir durum söz konusudur. Örneğin, bir vinç ağır bir nesneyi düşürüp havada durduğunda veya geri sararken tork kontrolü gerekir. Motorun jeneratör durumunda çalışması gerekir ve sürekli akım bara kapasitörüne geri yüklenir. Frenleme direnci aracılığıyla, bara voltajının dengesini ve kararlılığını korumak için bu enerji zamanında tüketilebilir.
3.7 kW gibi birçok küçük frekans dönüştürücüde, muhtemelen bara kapasitörünün azaltılması düşüncesiyle, genellikle dahili frenleme üniteleri ve frenleme dirençleri bulunurken, düşük güçlü dirençler ve frenleme üniteleri o kadar pahalı değildir.