絞車驅動裝置中電源裝置的過電壓保護 具有特定插入電壓的制動斬波器

一家專門從事極地和海洋研究的機構使用電動絞車進行長達 100 m 的冰芯鉆孔。為此，客戶定制的電源單元與伺服變頻器一起將伺服電機的單相市電變化電壓轉換為三相電流。當冰芯鉆降低時，即在制動模式下，電源單元的直流母線電壓會增加。為了防止直流母線電容器過充電或過壓，電源和制動斬波器安裝在絞盤控制箱中。

集成的制動斬波器和電阻器被設計為一個多用途系統，以支持電氣耐久制動和車輛加熱需求。作為機械緩速器的電氣等效物，制動產生的多余能量被重定向到液冷電阻器，在那里以熱量的形式消散。這種創新方法確保了高效的能源管理和改進的制動性能。

技術規格

制動斬波器，有時也稱為制動裝置，用于變頻器的直流電壓中間電路，以在負載將能量反饋給中間電路時控制電壓。例如，當磁化電機由檢修負載旋轉時，就會出現這種情況，因此充當發電機，為直流電壓中間電路供電。 它們是斬波器原理的應用，使用開關設備的開關控制。

操作

制動斬波器是一種電氣開關，它通過將制動能量切換到電阻器來限制直流總線電壓，其中制動能量被轉化為熱量。當實際直流母線電壓超過指定水平時，制動斬波器會自動激活，具體取決于變頻驅動器的標稱電壓

好處

·簡單的電氣結構和眾所周知的技術

·斬波器和電阻器的基本投資低

·即使失去交流電源，斬波器也能工作。可能需要在主功率損失期間制動。例如，在電梯或其他與安全相關的應用中。

缺點

·如果不能使用加熱的空氣，則浪費制動能量

·制動斬波器和電阻器需要額外的空間

·可能需要對冷卻和熱回收系統進行額外投資

·制動斬波器的尺寸通常針對特定循環進行設計，例如 100% 功率 1/10 分鐘，較長的制動時間需要更精確的制動斬波器尺寸

·由于熱電阻器以及環境空氣中可能存在的灰塵和化學成分而增加火災風險

·制動過程中直流母線電壓電平升高會導致電機絕緣上的額外電壓應力

應用

在以下情況下，制動斬波器不合適：

·僅偶爾需要制動循環

·相對于驅動能量的制動能量非常小

·周圍空氣包括大量灰塵或其他潛在可燃、易爆或金屬成分

在以下情況下，制動斬波器是合適的：

·制動是連續的或定期重復的

·相對于所需的驅動能量，制動能量的總量很高

·瞬時制動功率高，例如幾分鐘內幾百 kW

·在主功率損失期間需要制動操作

磁通制動

磁通制動是另一種基于電機損耗的處理超速負載的方法。當需要在驅動系統中進行制動時，電機磁通量以及電機中使用的磁化電流分量都會增加。通過直接扭矩控制原理，可以很容易地實現磁通量的控制。使用 DTC 直接控制逆變器以實現電機所需的扭矩和磁通量。在磁通制動期間，電機由 DTC 控制，這保證了可以根據規定的速度斜坡進行制動。這與驅動器中通常使用的直流噴射制動非常不同。在直流注入方式中，將直流電流注入電機，因此在制動過程中會失去對電機磁通的控制。基于 DTC 的磁通制動方法使電機能夠在需要時快速從制動切換到電動動力。

在磁通制動中，電流增加意味著電機內部損耗增加。因此，盡管傳遞給變頻器的制動功率沒有增加，但制動功率也會增加。增加的電流會導致電機電阻損耗增加。電阻值越高，電機內部的制動能量耗散就越高。通常，在低功率電機（低于 5 kW）中，電機的電阻值相對于電機的標稱電流相對較大。電機的功率或電壓越高，電機相對于電機電流的電阻值就越小。換句話說，磁通制動在低功率電機中最有效。

審核編輯 黃宇