?隨著工業(yè)自動化生產(chǎn)的發(fā)展，變頻器使用頻率已經(jīng)越來越高，為了達到生產(chǎn)效益最大化，往往會增加變頻器配套設備，如能耗制動單元和制動電阻來提高生產(chǎn)效益，下面就從變頻器能耗制動特點、不足及構(gòu)成的基礎上，淺析變頻器能耗制動單元及制動電阻的優(yōu)化選擇方法。
1.變頻器能耗制動
能耗制動采用的方法是在變頻器直流側(cè)設置制動單元組件，將再生電能消耗在制動電阻上來實現(xiàn)制動，這是一種處理再生能量的最直接簡單的方法，它將再生能量通過專門的能耗制動電路消耗在電阻上，轉(zhuǎn)化為熱能，此電阻被稱為電阻制動。
能耗制動的特點是電路簡單，價格較低，不足是在制動過程中，隨著電動機轉(zhuǎn)速的下降，拖動系統(tǒng)動能也在下降，于是電動機的再生能力和制動轉(zhuǎn)矩也在減小，所以在慣性較大的拖動系統(tǒng)中，常會出現(xiàn)在低速時停不住，而產(chǎn)生“爬行”現(xiàn)象，從而影響停車時間或停位的準確性。因此能耗制動僅適用于一般負載的停車。能耗制動包括制動單元和制動電阻二部分。
(1)制動單元
制動單元的功能是當直流回路的電壓Ud超過規(guī)定的限值時，接通耗能電路，使直流回路通過制動電阻后以熱能方式釋放能量。制動單元可分內(nèi)置式和外置式二種，內(nèi)置式適用于小功率的通用變頻器，外置式則是適用于大功率變頻器或是對制動有特殊要求的工況。從原理上講，二者并無區(qū)別，制動單元都是作為接通制動電阻的“開關(guān)”，它包括功率管、電壓采樣比較電路和驅(qū)動電路。
(2)制動電阻
制動電阻是用于將電動機的再生能量以熱能方式消耗的載體，它包括電阻阻值和功率容量兩個重要的參數(shù)。通常在工程上選用較多的是波紋電阻和鋁合金電阻兩種：波紋電阻采用表面立式波紋有利于散熱減低寄生電感量，并選用高阻燃無機涂層，有效保護電阻絲不被老化，延長使用壽命;鋁合金電阻器耐氣候性、耐震動性，優(yōu)于傳統(tǒng)瓷骨架電阻器，廣泛應用于要求高的惡劣環(huán)境使用，易緊密安裝、易附加散熱器，外型美觀。
能耗制動的過程如下：當電動機在外力作用下減速、反轉(zhuǎn)時(包括被拖動)，電動機即以發(fā)電狀態(tài)運行，能量反饋回直流回路，使母線電壓升高;制動單元采樣母線電壓，當直流電壓到達制動單元設置的導通值時，制動單元的功率開關(guān)管導通，電流流過制動電阻;制動電阻將電能轉(zhuǎn)換為熱能，電動機的轉(zhuǎn)速降低，直流母線電壓也降低;當母線電壓降至制動單元設定的關(guān)斷值時，制動單元的開關(guān)功率管截止，制動電阻無電流流過。
制動單元與變頻器之間，以及制動單元與制動電阻之間的配線距離要盡可能短(線長在2m以下)，導線截面要滿足制動電阻泄放電流的要求。制動單元在工作時，制動電阻將大量發(fā)熱，應使制動電阻有良好的散熱條件，連接制動電阻的導線要使用耐熱導線，導線勿觸及制動電阻器。制動電阻應使用絕緣擋片固定牢固，安裝位置要確保良好散熱，制動電阻器柜內(nèi)安裝時應將制動電阻安裝在變頻柜的頂部。
2.制動單元的選擇
一般情況下，在進行電動機制動時，電動機內(nèi)部存在一定的損耗，約為額定轉(zhuǎn)矩的18%～22%左右，為此計算出所需的制動轉(zhuǎn)距小于電動機額定轉(zhuǎn)矩的18%～22%就無需接制動裝置。
在進行制動單元的選擇時，制動單元的工作最大電流是選擇的唯一依據(jù)。
3.制動電阻的優(yōu)化選擇
在制動單元工作過程中，直流母線的電壓的升降取決于常數(shù)RC，R即為制動電阻的阻值，C為變頻器內(nèi)部電容的容量。
制動電阻的阻值太大，制動不迅速，太小了制動用開關(guān)元件很容易損壞。一般當負載慣量不太大時，認為電動機制動時最大有70%能量消耗于制動電阻，30%的能量消耗于電動機本身及負載的各種損耗上。
低頻度制動的制動電阻的耗散功率一般為電動機功率的(1/4～1/5)，在頻繁制動時，耗散功率要加大。有的小容量的變頻器內(nèi)部裝有制動電阻，但在高頻度或重力負載制動時，內(nèi)裝制動電阻的散熱量不足，容易損壞，此時要改用大功率的外接制動電阻。各種制動電阻都應選用低電感結(jié)構(gòu)的電阻器;連接線要短，并使用雙絞線或平行線，采取低電感措施是為了防止和減少電感能量加到制動開關(guān)管上，造成制動開關(guān)管損壞。如果回路的電感大、電阻小，將會造成制動開關(guān)管損壞。
制動電阻與使用電動機的飛輪轉(zhuǎn)矩有密切關(guān)系，而電動機的飛輪轉(zhuǎn)矩在運行時是變化的，因此準確計算制動電阻比較困難，通常情況是采用經(jīng)驗公式取一個近似的值。
RZ>=(2×UD)/Ie式中：Ie變頻器額定電流;UD變頻器直流母線電壓
由于制動電阻為短時工作制，因此根據(jù)電阻的特性和技術(shù)指標，變頻調(diào)速系統(tǒng)制動電阻的標稱功率一般可用下式求得：
PB=K×Pav×η%式中：PB為制動電阻標稱功率;K為制動電阻降額系數(shù);Pav為制動期間平均消耗功率;η為制動使用率。
各變頻器生產(chǎn)廠家為了減少制動電阻的阻值檔次，常對若干種不同容量的電動機提供相同阻值的制動電阻。因此，在制動過程中所得到的制動轉(zhuǎn)矩的差異是較大的。例如，艾默生TD3000系列變頻器對于配用電動機容量為22kW、30kW和37kW的變頻器，所提供的制動電阻規(guī)格，都是3kW、20Ω。制動單元在直流電壓為700V時導通，則制動電流為：
IB=700/20=35A
制動電阻的功率為：
PB0=(700)2/20=24.5kW
用于變頻調(diào)速系統(tǒng)的制動單元及制動電阻，是具有再生能量及要求準確停車的變頻調(diào)速系統(tǒng)安全可靠運行的必須配置，所以正確選用變頻調(diào)速系統(tǒng)時應優(yōu)化選擇制動單元及制動電阻，不但可以減少變頻調(diào)速系統(tǒng)發(fā)生故障的機會，也可使所設計的變頻調(diào)速系統(tǒng)具有高的動態(tài)性能指標。