变频器变频调速系统的直流制动是如何实现的?直流制动主要适用于哪些场合?

变频调速系统的直流制动是如何实现的?

所谓“直流制动”，一般指当变频器的输出频率接近为零，电动机的转速降低到一定数值时，变频器改向异步电动机定子绕组中通入直流。当异步电动机的定子绕组中通入直流电流时，所产生的磁场将是空间位置不变的恒定磁场。例如，转子因惯性而继续以转速n旋转时，转子绕组里的感应电流以及转子绕组所受电磁力的方向将形成与n方向相反的制动力矩。同时，恒定磁场也力图将转子铁芯牢牢吸住，进一步 促使转子迅速停下来。这种在定子绕组中通入直流电流而使电动机迅速制动的方法称为直流制动，也叫能耗制动。在变频调速系统中，直流制动主要用于消除驱动系统在转速接近于0时的“爬行”现象。

交流电动机制动时的机械特性曲线如图1所示，在图1中①为正常工作时的曲线，②为直流制动时的机械特性，设A点为正常工作点。

图1交流电动机制动时机械特性曲线

(1)降速前的工作状态:假设降速前拖动系统的运行频率是f1，电动机的机械特性为曲线①;负载为恒转矩性质，阻转矩为TL (为简便起见，假设TL中已包括损耗转矩在内)。此时，工作点为A点，电动机的电磁转矩TM与负载转矩TL相平衡: TM=TL。

(2)拖动系统的降速过程:在变频调速系统中通常设置的制动过程为电动机先减速，首先，频率下降为f2,机械特性变为曲线②。由于在频率刚下降的瞬间，拖动系统的转速因惯性而尚未改变，此时同步磁场转速低于转子转速，工作点在同一转速下由曲线①的A点跳至曲线②的B点，即从第一象限过渡到第二 象限，通常称之为同一转速下特性的跳转。此时，电动机得到反方向的制动转矩Tb进入发电制动状态，拖动系统沿图1中曲线②迅速降速，当转速低于某一转速后，变频器输出直流，形成固定磁场，产生制动转矩。在此过程中，电动机将经过短暂的再生发电制动和能耗制动最终停止，因此需要接入制动单元和制动电阻，以防止电动机发热。

从以上的降速过程可以看出，每次频率下降时，电动机只有部分时间处于再生制动状态，所以反馈到直流电路的电压是脉冲式的，这就是被称为“泵升电压”的原因。泵升电压的大小取决于转子绕组正方向切割磁力线的速度。具体地说，取决于当频率(从而同步转速)下降时，转子能否及时地跟随频率一起下降。从机械特性上看，则取决于每次频率变换时转折点的位置。

直流制动主要适用于哪些场合?

直流制动主要应用于需要准确停车的场合:用于阻止启动电动机由于外因引起的不规则自动旋转，即在启动变频器前，先要保证拖动系统从零速开始启动，即先实施直流制动，到零速后方可启动，尤其对中大型风机负载更为必要。

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审核编辑 黄宇