当使用变频器控制大功率电机时,特别是在需要快速停止或频繁改变方向的场合,电机在减速或停止过程中,由于惯性作用,会继续旋转并产生电能。
这时,电机会进入发电状态,试图将储存的动能转换回电能,并通过变频器的电路回馈到电源系统中。
如果不处理这些回馈的能量,它们会对变频器造成损害,甚至可能损坏变频器的功率元件。
为了防止这种情况,通常会采取以下措施:
1. 加装制动电阻:
制动电阻的作用是在电机发电状态下提供一个额外的负载,将电机产生的电能以热能的形式消耗掉,从而迅速减速电机。
制动电阻通常与一个制动单元(也称为制动斩波器)配合使用,制动单元负责控制电阻的接入和断开。
2. 能量回馈单元(再生回馈单元):
在某些应用中,为了节能和减少热量的产生,可以使用能量回馈单元。这种装置可以将电机回馈的电能转换成适合电网使用的形式,回馈到电网中,而不是将其转换为热能浪费掉。
这种方式尤其适用于频繁启停和需要快速减速的应用场合。
3. 使用变频器内置的制动功能:
一些变频器设计有内置的制动功能,可以在不需要外部制动电阻的情况下处理回馈能量。这些变频器通常具有更好的动态制动能力,可以更有效地管理电机的回馈能量。
为了保护变频器和系统其他组件,确保电机在快速停止或频繁改变方向时能够安全有效地减速,使用制动电阻或其他制动装置是必要的。
二、大负载的变频器如果没有配备制动电阻,会因为以下几个原因而容易损坏:
1、再生能量问题:
当大负载的电机由变频器驱动时,如果需要快速减速或频繁停车,电机将变成发电机,产生大量的再生能量。
这些能量会回馈到变频器中,由于变频器通常不具备将这种能量高效回馈到电网的能力,因此会 导致变频器内部的直流母线电压迅速上升。
如果没有制动电阻来消耗这些能量,过高的电压可能会损坏变频器的功率元件。
2、过压保护失效:
变频器通常配备有过压保护功能,当检测到电压超过安全范围时会触发保护,切断电源。
但如果保护设置不当或者保护装置本身存在问题,那么在电压过高时可能无法及时切断电源,导致变频器内部元件损坏。
3、内部电容和功率元件的承受能力:
变频器内部的直流母线电容和功率元件(如 IGBT)都有其承受电压的最大值。如果再生能量导致电压超过这些元件的最大承受值,它们可能会损坏。
4、热损伤:当变频器内部的功率元件因为反复处理再生能量而频繁开关时,会产生额外的热量。如果散热不良,这些热量可能会导致功率元件过热,从而降低其寿命或直接损坏。
5、电流冲击:在电机快速减速时,回馈电流可能会产生较大的冲击,这种电流冲击可能会损坏变频器的功率半导体。
为了避免这些问题,通常需要在变频器系统中加入制动电阻和制动单元。制动电阻能够将电机产生的再生能量以热的形式消耗掉,从而保护变频器免受过高电压的损害。
如果系统设计不允许使用制动电阻,可以考虑使用能量回馈单元(再生回馈单元),这种装置可以将再生能量回馈到电网中,而不是将其转换为热能浪费掉。这样可以提高系统的能效,并保护变频器不受损害。
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