在工業(yè)機(jī)械領(lǐng)域，變頻器在控制電機(jī)轉(zhuǎn)速和效率方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。然而，在處理如礦山電梯或高速升降機(jī)等高慣性負(fù)載時(shí)，電機(jī)可能會(huì)從“電動(dòng)”狀態(tài)過渡到“動(dòng)態(tài)”狀態(tài)，暫時(shí)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)。這一現(xiàn)象導(dǎo)致再生能量回流到系統(tǒng)中，可能引起電壓尖峰，并可能損壞變頻器的組件。為了緩解這些問題，通常會(huì)在系統(tǒng)中集成制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻。本文將深入探討制動(dòng)單元的工作原理、電路圖以及故障排除技巧。
制動(dòng)單元的作用
當(dāng)電機(jī)減速、制動(dòng)或降低重載時(shí)，機(jī)械系統(tǒng)的勢能可能導(dǎo)致電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速超過變頻器設(shè)定的轉(zhuǎn)速。這會(huì)在電機(jī)繞組中產(chǎn)生容性電流，進(jìn)而產(chǎn)生激磁電動(dòng)力，使電機(jī)自激并發(fā)電。這種電能隨后會(huì)回饋到電網(wǎng)中。然而，這種再生能量會(huì)導(dǎo)致變頻器直流電路中的電壓急劇上升，可能損壞儲(chǔ)能電容器和逆變器模塊。
為避免這種情況，會(huì)使用制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻。制動(dòng)單元本質(zhì)上是一個(gè)電子開關(guān)（IGBT模塊），當(dāng)被激活時(shí)，它會(huì)將制動(dòng)電阻連接到直流電路中。這樣可以迅速將電機(jī)的再生能量以熱能的形式耗散，使直流電路電壓保持在安全范圍內(nèi)。
電路分析
制動(dòng)單元的控制電路通常包括一個(gè)直流電壓檢測電路，當(dāng)直流電路電壓超過某個(gè)閾值（例如660V）時(shí)，會(huì)觸發(fā)電子開關(guān)。一旦電壓降至較低閾值（例如620V）以下，開關(guān)就會(huì)關(guān)閉。
在更先進(jìn)的系統(tǒng)中，通過脈沖制動(dòng)來優(yōu)化制動(dòng)單元的性能。在這里，電壓/頻率或電壓/脈沖寬度轉(zhuǎn)換電路控制IGBT模塊的開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)直流電路電壓較高時(shí)，制動(dòng)單元以更高的頻率或更長的導(dǎo)通周期運(yùn)行，反之亦然。
CDBR-4030C制動(dòng)單元
CDBR-4030C制動(dòng)單元雖然在結(jié)構(gòu)和性能上不是最優(yōu)化的，但在實(shí)際應(yīng)用中仍然有效。它使用雙管IGBT模塊，但只利用其中一個(gè)管，因此效率有所降低。其保護(hù)電路結(jié)合了電子和機(jī)械跳閘電路，當(dāng)模塊過熱時(shí)，QF0空氣斷路器會(huì)被修改為跳閘狀態(tài)。
常見故障與修復(fù)
制動(dòng)單元的故障通常發(fā)生在控制電源電路中，如降壓電阻開路或電壓調(diào)節(jié)器故障。此外，濕氣可能會(huì)降低變頻器直流電路的絕緣性能，導(dǎo)致高壓放電和電路板損壞。
制動(dòng)單元的控制電路通常包括LM393運(yùn)算放大器、CD4081BE四輸入與門和7555（NE555）定時(shí)器電路。故障排除涉及檢查這些組件及其連接。
該電路的一個(gè)獨(dú)特特征是滯回電壓比較器，它通過提供一定的滯回電壓來防止輸出頻繁波動(dòng)。如果制動(dòng)單元無法正確運(yùn)行，可能是由于此比較器或電壓比較器連接出現(xiàn)問題。
保護(hù)措施
電路還包括保護(hù)措施，以防止IGBT模塊損壞。例如，如果模塊溫度升至75°C，溫度繼電器會(huì)觸發(fā)跳閘，切斷制動(dòng)單元的電源。此外，電路設(shè)計(jì)確保如果制動(dòng)電阻保持連接或IGBT模塊故障，系統(tǒng)將關(guān)閉以防止進(jìn)一步損壞。
結(jié)論
了解制動(dòng)單元的工作原理及其電路圖對于有效的故障排除和修復(fù)至關(guān)重要。通過分析控制原理和常見故障，技術(shù)人員可以快速診斷和解決問題，確保變頻器在工業(yè)應(yīng)用中的順暢運(yùn)行。通過適當(dāng)?shù)木S護(hù)和修復(fù)，制動(dòng)單元可以提供可靠的過電壓和再生能量保護(hù)，延長變頻器及其組件的使用壽命。
