制動電阻工作原理

　　制動電阻，是波紋電阻的一種，主要用于變頻器控制電機快速停車的機械系統中，幫助電機將其因快速停車所產生的再生電能轉化為熱能。

　　一、制動單元原理：制動單元由大功率晶體管GTR及其驅動電路構成。其功能是為放電電流環節電容器在規定的電壓范圍內儲存不了或者內接的制動電阻來不及消耗掉而使直流部分“過壓”時，需要加外接制動組件，以加快消耗再生電能的速度。

　　二、制動電阻原理：電動機在工作頻率下降過程中，將處于再生制動狀態，拖動系統的動能要反饋到直流電路中，使直流電壓UD不斷上升，甚至可能達到危險的地步。因此，必須將再生到直流電路的能量消耗掉，使UD保持在允許范圍內。制動電阻就是用來消耗這部分能量的。

　　三、制動單元+電阻：制動單元由大功率晶體管GTR及其驅動電路構成。其功能是為放電電流IB流經制動電阻提供通路。

　　以下是制動單元的動作過程：

　　a、當電動機在外力的作用下減速時，電機以發電狀態運行，產生再生能量。其產生的三相交流電動勢被變頻器逆變部分的六個續流二極管組成的三相全控橋整流，使變頻器內直流母線電壓持續升高。

　　b、當直流電壓達到某一電壓（制動單元的開啟電壓）時，制動單元功率開關管開通，電流流過制動電阻。

　　c、制動電阻釋放熱量，吸收再生能量，電機轉速下降，變頻器直流母線電壓降低。

　　d、當直流母線電壓降到某一電壓（制動單元停止電壓）時，制動單元的功率管關斷。此時沒有制動電流流過電阻，制動電阻在自然散熱，降低自身溫度。

　　e、當直流母線的電壓重新升高使制動單元動作時，制動單元將重復以上過程，平衡母線電壓，使系統正常運行。

　　由于制動單元的工況屬于短時工作，即每次的通電時間很短，在通電時間內，其溫升遠遠達不到穩定溫升；而每次通電后的間歇時間則較長，在間歇時間內，其溫度足以降到與環境溫度相同，因此制動電阻的額定功率將大大降低，價格也隨之下降；另外由于IGBT只有一個，制動時間為ms級，對功率管開通與關斷的暫態性能指標要求低，甚至要求關斷時間盡量短，以減少關斷脈沖電壓，保護功率管；控制機理也相對簡單，實現較為容易。由于有以上優點，因此它廣泛應用于起重機等勢能負載及需快速制動但為短時工作制的場合。

　　制動電阻的作用是什么

　　1、保護變頻器

　　電機在快速停車過程中，由于慣性作用，會產生大量的再生電能，如果不及時消耗掉這部分再生電能，就會直接作用于變頻器的直流電路部分，輕者，變頻器會報故障，重者，則會損害變頻器；制動電阻的出現，很好的解決了這個問題，保護變頻器不受電機再生電能的危害。

　　2、保證電源電網絡

　　制動電阻將電機快速制動過程中的再生電能直接轉化為熱能，這樣再生電能就不會反饋到電源電網絡中，不會造成電網電壓波動，從而起到了保證電源網絡的平穩運行的作用。

　　制動電阻的阻值選擇

　　制動電阻的選擇除受到變頻器專用型能耗制動單元最大允許電流的限制外，與制動單元也并無明確的對應關系，其阻值主要根據所需制動轉矩的大小選擇，功率根據電阻的阻值和使用率確定。制動電阻阻值的選定有一個不可違背的原則：應保證流過制動電阻的電流IC小于制動單元的允許最大電流輸出能力，即：R》800/Ic。其中：800——變頻器直流側所可能出現的最大直流電壓。Ic——制動單元的最大允許電流。為充分利用所選用的變頻器專用型制動單元的容量，通常制動電阻阻值的選取以接近上式計算的最小值為最經濟、同時還可獲得最大的制動轉矩，然而這需要較大的制動電阻功率。

　　在某些情況下，并不需要很大的制動轉矩，此時比較經濟的辦法是選擇較大的制動電阻阻值、也因此可以減小制動電阻的功率，從而減少購買制動電阻所需的費用，這樣的代價是制動單元的容量沒有得到充分利用。