一、為(wei) 嘛要采用製動電路？

當負載電機的轉速由於(yu) 慣性或某種原因高於(yu) 變頻器的輸出轉速時，電機由“電”態變為(wei) “動”態，暫時將電機變成發電機。一些特殊的機器，如礦井提升機、卷揚機、高速電梯、風機等。當電機減速、製動或放下重負載時，由於(yu) 機械係統的勢能和勢能，電機的實際轉速可能超過變頻器的給定轉速。電機轉子繞組中感應電流的相位超前於(yu) 感應電壓，定子繞組中由於(yu) 互感出現3354容性電流的感應電流。然而，二極管和電容器並聯連接在變頻器的逆變電路IGBT的兩(liang) 端。由於(yu) 電機的容性勵磁電流，產(chan) 生勵磁磁動勢，電機通過自勵發電，向電源反饋能量。這是一個(ge) 電機將機械勢能轉化為(wei) 電能並回饋給電網的過程。

再生的能量經與(yu) 變頻器逆變電路並聯的二極管整流後，饋入變頻器的DC電路，使DC電路的電壓從(cong) 530伏左右上升到六七百伏，甚至更高。特別是在需要減速停車的大慣性負載過程中，經常發生。這種電壓的急劇上升可能會(hui) 對變頻器主電路的儲(chu) 能電容和逆變模塊造成很大的電壓和電流衝(chong) 擊甚至損壞。因此，製動單元和製動電阻(也稱為(wei) 製動單元和製動電阻)往往是變頻器的必要或首選的輔助部件。在小功率變頻器中，製動單元往往集成在功率模塊中，製動電阻也安裝在機體(ti) 中。而大功率變頻器的P、N端直接從(cong) DC電路中引出，用戶根據負載運行情況選擇製動單元和製動電阻。

一例維修實例：

台東(dong) 一台7300PA 75kW逆變器因IGBT模塊爆炸送修。檢查U、V相模塊是否全部損壞，驅動電路是否受到強電衝(chong) 擊，是否也有部件損壞。模塊和驅動電路修複後，使用7.5kW電機進行調試，運行正常。即交付給用戶安裝使用。

運行一個(ge) 月左右，用戶因模塊爆炸。再次檢查兩(liang) 相模塊是否損壞。不敢大意，但是問用戶也不清楚。到用戶的生產(chan) 現場，我們(men) 可以找出損壞的原因。變頻器原負載為(wei) 負，因為(wei) 工藝要求，運行三分鍾，需要在30秒內(nei) 停機。采用免費停車模式，現場做了一個(ge) 測試。由於(yu) 風扇是大慣性負載，電機完全停止需要將近20分鍾。為(wei) 了快速停止，用戶將控製參數設置為(wei) 減速，並將減速時間設置為(wei) 30秒。減速停車過程中，電機再生電能反饋，使逆變器DC電路電壓異常升高，有時會(hui) 跳出過壓故障而停車。通常，在用戶執行故障複位後，它會(hui) 被強製引導。正是這種反饋電能使得DC電路電壓異常升高，超出了IGBT的安全工作範圍而爆裂。

維修後向用戶說明情況，並增加製動單元和製動電阻後，變頻器投入運行，幾年來沒有再發生模塊爆裂故障。

這種製動方式加快了機械慣性能量的消耗，有利於(yu) 縮短停車過程，將電機的再生發電能量耗散到“製動阻力”上，其工作狀態為(wei) 動力製動狀態。小功率變頻器由內(nei) 置製動開關(guan) 管和內(nei) 置製動功率電阻組成。根據DC電路的電壓檢測信號，直接控製製動開關(guan) 管的通斷或CPU輸出控製指令，將製動電阻並聯到DC電路中，使DC電路的電壓增量變成電阻的熱量，消散在空氣中。

二、變頻器製動電路的類型：

低功率逆變器型號通常采用集成模塊，製動單元

製動控製信號有兩(liang) 個(ge) 來源：

1.根據DC電路電壓檢測信號，CPU發出製動動作命令，由普通光耦或驅動光耦控製製動開關(guan) 管的通斷。製動命令可以是脈衝(chong) 信號或DC電壓信號；

2.DC電路電壓檢測電路將其處理成DC開關(guan) 信號，直接控製光耦，進而控製製動開關(guan) 管的開閉。

製動開關(guan) 管的控製電路如下：

下圖為(wei) 台達VFD-A 3.7kW變頻器的製動控製電路。控製電路由獨立繞組供電，實現強弱電隔離。來自CPU的BRK信號經KPH光耦隔離，功率放大後驅動製動開關(guan) 管。B1和B2是製動電阻器接入端子。

三、製動單元：

由於(yu) 中大功率變頻器的安裝空間、製動功率和現場操作的差異，一般不內(nei) 置製動開關(guan) 管和製動電阻，僅(jin) 從(cong) DC電路中引出P、N兩(liang) 個(ge) 端子供用戶外接製動單元和製動電阻。

下圖顯示了變頻器選件——製動單元的電路原理圖：

該製動單元的電源由380V/18V變壓器獲得，15V穩壓電源由整流、濾波、穩壓電路取出供整機控製電路使用。

變頻器的p和N端子連接到製動單元的主電路和電壓檢測電路。電壓采樣電路由R3-R7組成。當DC電路電壓為(wei) 550V，R7約為(wei) 7V時，穩壓器DW2提供輸入保護，C6濾除引線的噪聲電壓，檢測電路通過R8輸入到運算放大器LM324的5腳。該級放大器形成電壓跟隨器輸出設備。7腳輸出的電壓檢測信號通過R9施加到後級的電壓跟隨器，驅動HL2——主DC電路的電壓接入指示燈；一路通過R11輸入到後一級電壓比較器的10引腳(非反相輸入)，該級放大器的9引腳(反相輸入)與(yu) 半可變電阻器RP1連接。連接RP1的目的是為(wei) 了克服采樣電阻網絡的離散性，精確調整製動動作值。RP1的中心臂電壓是基準電壓。與(yu) 該參考電壓相比，10引腳電壓檢測信號的電壓由於(yu) 負載電機反向產(chan) 生的能量而上升到660V(或680V)時，其電壓約為(wei) 8.5V。因為(wei) 9腳的參考電壓已經預先調整到8.4V左右，所以這組放大器的兩(liang) 個(ge) 輸入端信號比較的結果是放大器的輸出反相，8腳的輸出處於(yu) 高電平，HL3指示燈亮。HL3的電流通路正好是Q1的正偏置通路，晶體(ti) 管Q1導通，提供驅動IC-TLP520(光耦驅動IC)的輸入電流。TLP250的6/7輸出引腳輸出正激勵電壓，該電壓通過R18直接驅動IGBT模塊。圖2中的Q2是IGBT模塊，型號為(wei) MG100Q2YS42，100A模塊。當需要較大的製動功率來驅動較大的IGBT模塊時，從(cong) A點接入一個(ge) 由兩(liang) 個(ge) 中大功率三極管組成的互補電壓跟隨器(功放電路)，PC2輸出的勵磁電流信號放大到一定幅度後再驅動IGBT開關(guan) 模塊。

製動單元電路通常由三部分組成：1 .電源電路由降壓變壓器整流、濾波、穩壓得到；通過功率電阻降壓穩壓獲得；注意第一點和第二點，是通過開關(guan) 電源的逆變、整流、穩壓得到的。本電路采用第一種供電方式。2.DC電路電壓檢測(采樣)電路：一般由電阻分壓網絡獲得，然後由後級的電壓比較器取出製動動作信號，送到後級的IGBT模塊驅動電路。3.IGBT模塊驅動電路。簡單來說，製動單元就是一個(ge) 電子開關(guan) ，承擔著將製動電阻連接到DC電路的任務。用接觸器代替這個(ge) 電子開關(guan) 也不是不可能的。反正開關(guan) 打開時，電路中還有一個(ge) “限流”的製動電阻，所以開關(guan) 本身的安全性還是有保證的，隻有開關(guan) 的額定電流值才能拿走一定的財富。對於(yu) 電子開關(guan) 器件，當然也要考慮工作中的散熱問題。簡單的控製就是電壓比較器的輸出信號直接控製驅動器IC的輸出。當DC電路電壓高達660V時，模塊打開(開關(guan) 閉合)，連接製動電阻進行“能耗製動”。當DC電路電壓回落到600V左右時，電壓比較器的輸出狀態反轉，模塊關(guan) 斷(開關(guan) 關(guan) 斷)，製動動作結束。製動點和終點的設定沒有那麽(me) 嚴(yan) 格和準確，各廠家的設定值可能會(hui) 有一些偏差，隻要保護好DC電路不受高壓衝(chong) 擊即可。注意一點驅動電路，IGBT模塊是脈衝(chong) 驅動，效果更好。

四、另一種製動方式：

以上製動方式可以縮短製動過程，保護IGBT和DC電路儲(chu) 能電容。還有一種製動控製模式，目的是不消耗反向發電的再生能量，電機負載不一定是慣性負載。即在電機的定子繞組上施加直流電，也就是通常所說的直流製動。對於(yu) 需要準確或快速停車的場合，可以在啟動前停止外部因素引起的電機不規則轉動。通過變頻器的逆變電路可以方便地實現DC製動控製。

比如紡織機，如果停得太猛，很容易斷針；如果停得太慢，很容易斷線。當需要減速到某一值時，在1.2秒內(nei) 輕停。通過機械變頻器拖動並設置以下參數：1 .啟用DC製動功能；2.DC製動的啟動頻率，即電機運行實施DC製動的頻率。降低啟動頻率，如8Hz，效果更佳；3.製動力和速度由給定的DC電壓值決(jue) 定；4.給定時間的製動電壓。其中2、3、4必須根據現場情況進行測試和調整。

DC製動工作時，逆變器先中斷三相電壓輸出，再向定子繞組輸出DC，實現能耗製動。在這個(ge) 過程中，電機產(chan) 生的再生能量沒有饋入變頻器的DC電路，因此不需要安裝製動單元和製動電阻。

但是，如果是慣性負載，可能需要在減速期間激活製動單元和製動電阻器。

有些人認為(wei) 隻要要求快速停車，就應該安裝所有的製動單元和電阻，這是一個(ge) 誤區。有些機器幾乎沒有慣性。當馬達停止時，機器不會(hui) 移動。使用常規的自由停車控製就足夠了。變頻器的輸出一停止，機器就會(hui) 立即停止。

對於(yu) 大慣性機械，如果沒有停機要求，停一個(ge) 小時也不會(hui) 耽誤什麽(me) 。也可以通過免費停車來控製。

在這兩(liang) 種情況下，隻要能夠采用自由停車控製模式，就沒有必要安裝製動單元和製動電阻器。

製動單元和製動電阻隻在停車快且需要停車時間的地方使用。變頻器處於(yu) 減速停車控製模式，起到消耗電機再生能量，保護IGBT安全，縮短