Nhà cung cấp bộ hãm biến tần lưu ý rằng biến tần được trang bị một điện trở động chủ yếu để tiêu thụ một phần năng lượng trên tụ điện bus DC thông qua điện trở hãm, nhằm tránh điện áp quá mức của tụ điện. Về lý thuyết, nếu tụ điện tích trữ nhiều năng lượng, nó có thể được sử dụng để giải phóng năng lượng đó để dẫn động động cơ và tránh lãng phí năng lượng. Tuy nhiên, dung lượng của tụ điện có hạn, và điện áp chịu đựng của nó cũng bị giới hạn. Khi điện áp của tụ điện bus đạt đến một mức nhất định, nó có thể làm hỏng tụ điện, và một số thậm chí có thể làm hỏng IGBT. Do đó, cần phải giải phóng điện thông qua điện trở hãm kịp thời. Việc giải phóng năng lượng này là một sự lãng phí thời gian và là một giải pháp không thể tránh khỏi.
Tụ điện bus là vùng đệm có thể chứa năng lượng hạn chế
Sau khi chỉnh lưu toàn bộ nguồn điện xoay chiều ba pha và kết nối với tụ điện, điện áp bình thường của bus khi vận hành đầy tải xấp xỉ 1,35 lần, 380 * 1,35 = 513 vôn. Điện áp này sẽ dao động tự nhiên theo thời gian thực, nhưng giá trị tối thiểu không được thấp hơn 480 vôn, nếu không sẽ kích hoạt chế độ bảo vệ cảnh báo thấp áp. Tụ điện bus thường được cấu tạo từ hai bộ tụ điện phân 450V mắc nối tiếp, với điện áp chịu đựng lý thuyết là 900V. Nếu điện áp bus vượt quá giá trị này, tụ điện sẽ trực tiếp nổ, do đó điện áp bus không thể đạt đến mức điện áp cao như vậy là 900V.
Trên thực tế, giá trị điện áp chịu đựng của IGBT với đầu vào ba pha 380 volt là 1200 volt, thường yêu cầu hoạt động trong phạm vi 800 volt. Cần lưu ý rằng nếu điện áp tăng, sẽ xảy ra vấn đề quán tính, tức là nếu bạn ngay lập tức cho điện trở hãm hoạt động, điện áp bus sẽ không giảm nhanh chóng. Do đó, nhiều bộ biến tần được thiết kế để bắt đầu hoạt động ở mức khoảng 700 volt thông qua bộ hãm để giảm điện áp bus và tránh sạc ngược lên trên.
Vì vậy, cốt lõi của việc thiết kế điện trở hãm là xem xét điện trở của tụ điện và mô-đun IGBT, để tránh hai linh kiện quan trọng này bị hư hỏng do điện áp cao của bus. Nếu hai linh kiện này bị hư hỏng, bộ biến tần sẽ không hoạt động bình thường.
Đỗ xe nhanh đòi hỏi một điện trở phanh, và tăng tốc tức thời cũng đòi hỏi nó
Nguyên nhân khiến điện áp bus của biến tần tăng thường là do biến tần khiến động cơ hoạt động ở trạng thái hãm điện tử, cho phép IGBT đi qua một chuỗi dẫn nhất định, tận dụng dòng điện cảm ứng lớn không thể thay đổi đột ngột của động cơ, và ngay lập tức tạo ra điện áp cao để nạp tụ điện bus. Lúc này, động cơ nhanh chóng bị giảm tốc độ. Nếu điện trở hãm không tiêu thụ năng lượng của bus kịp thời, điện áp bus sẽ tiếp tục tăng, gây nguy hiểm cho sự an toàn của biến tần.
Nếu tải không quá nặng và không yêu cầu dừng nhanh, không cần sử dụng điện trở phanh trong trường hợp này. Ngay cả khi lắp đặt điện trở phanh, điện áp ngưỡng làm việc của bộ phận phanh sẽ không được kích hoạt, và điện trở phanh sẽ không hoạt động.
Ngoài nhu cầu tăng lực cản phanh và bộ phận phanh để phanh nhanh trong tình huống giảm tốc tải nặng, trên thực tế, nếu đáp ứng yêu cầu tải nặng và thời gian khởi động rất nhanh, bộ phận phanh và lực cản phanh cũng cần được phối hợp để khởi động. Trước đây, tôi đã thử sử dụng biến tần để điều khiển máy đột dập chuyên dụng, và thời gian tăng tốc của biến tần được thiết kế là 0,1 giây. Lúc này, khi khởi động ở chế độ toàn tải, mặc dù tải không quá nặng, nhưng do thời gian tăng tốc quá ngắn nên dao động điện áp bus rất nghiêm trọng, có thể xảy ra tình trạng quá áp hoặc quá dòng. Sau đó, một bộ phận phanh ngoài và điện trở phanh được bổ sung, và biến tần có thể hoạt động bình thường. Theo phân tích, nguyên nhân là do thời gian khởi động quá ngắn, điện áp của tụ điện bus bị cạn kiệt ngay lập tức. Bộ chỉnh lưu ngay lập tức nạp một dòng điện lớn, khiến điện áp bus tăng đột ngột. Điều này dẫn đến dao động điện áp nghiêm trọng trên bus, có thể vượt quá 700 vôn trong tích tắc. Với việc bổ sung thêm điện trở phanh, điện áp cao dao động này có thể được loại bỏ kịp thời, cho phép bộ biến tần hoạt động bình thường.
Ngoài ra, còn có một tình huống đặc biệt trong điều khiển vector, khi hướng mô-men xoắn và tốc độ của động cơ ngược nhau, hoặc khi hoạt động ở tốc độ bằng không với công suất mô-men xoắn 100%. Ví dụ, khi cần cẩu thả vật nặng và dừng lại giữa không trung, hoặc khi tua lại, cần phải điều khiển mô-men xoắn. Động cơ cần hoạt động ở trạng thái máy phát điện, và dòng điện liên tục sẽ được nạp ngược vào tụ điện thanh cái. Thông qua điện trở hãm, năng lượng này có thể được tiêu thụ kịp thời để duy trì sự cân bằng và ổn định của điện áp thanh cái.
Nhiều bộ biến tần nhỏ, chẳng hạn như bộ biến tần 3,7KW, thường có bộ phận hãm và điện trở hãm tích hợp, có thể là do cân nhắc đến việc giảm tụ điện bus, trong khi điện trở công suất thấp và bộ phận hãm không quá đắt.