再生和扭矩控制对于起重机和升降机很重要 EAK斩波集成电阻

大多数时候，在大多数应用中，变频驱动器通过为电机提供能量来控制电机，然后为负载提供动力。然而，有时能量流会是相反的，即从负载通过电机，回到驱动器。如果负载正在释放能量，例如当起重机或电梯降低负载时，或者当输送机下坡运输材料时，就会发生这种情况。如果高惯性负载减速，也会发生再生;在这种情况下，存储在旋转质量中的能量通过电机流回驱动器。风扇通常在快速减速时恢复。

当然，如果系统中存在明显的摩擦，或者如果存在其他制动效应（例如通过风扇的气流），那么返回到驱动器的能量可能会大大减少。但是，如果再生很重要，能量将返回驱动器。如果发生这种情况，驱动器的持续运行将保持电机上的电压，因此将存在磁通量，但电流的相位会发生变化，因此能量（即电流）将从电机流入驱动器。IGBT 和换向二极管正常工作——二极管不充当整流器或任何东西。

因此，电流流入 DC 母线并流向 DC 母线电容器。在这里，它为电容器充电，因此电压上升。电流无法返回电源（整流器会阻止这种情况），因此如果再生继续，电容器上的电压将继续上升。为防止损坏，驱动器将检测到此情况并关闭输出 IGBT 的开关。现在没有输出电压，因此没有磁化电流，因此电机中的磁通量崩溃，使转子和负载自由旋转，没有更多的能量返回驱动器。驱动器因过电压而跳闸;这是过度再生的症状。

我们可以通过多种方式防止过电压跳闸。当系统在减速过程中再生时，最简单的解决方案是减少减速;也就是说，增加 Ramp Down 时间。现在，再生能量在较长的时间内会减少，这可能会被系统中的损耗或驱动器本身吸收。但是，对于高惯性负载，您最终可能会得到非常长的减速时间。另一种方法是简单地关闭变频驱动器的输出，让电机和负载滑行停止。您可以通过将停止模式参数 P-05（P2 和 Eco 上的 P1-05）从 0 更改为 1 来实现此目的。现在没有坡道下降，驱动器关闭，电机滑行。

这种解决方案的缺点是停止时无法控制负载和电机，因此您不知道它是否以及何时会全部停止。这在加工工业中不方便，但对于冷却风扇来说可能没问题。

如果载荷作为其正常操作的一部分进行再生，而不是在停止时再生，则这两个选项都没有帮助。如果您不断加速和减速，或者您的起重机或升降机一直在升降，则需要一个受控的解决方案。某些应用，例如前面提到的下坡输送机或开卷机，会一直再生。因此，流向驱动器直流母线的能量必须耗散。

解决方案是在直流两端连接一个电阻器以消耗掉能量，电阻器由大多数工业驱动器中内置的 IGBT 打开和关闭，该 IGBT 由驱动软件控制，该软件监控直流电压并相应地打开和关闭 IGBT。这会“斩波”电压，因此有时称为制动斩波器。也许更好的描述是动态或电阻制动。电阻器通常不包含在驱动器包中，必须单独选择和购买。这种安排如图 1 所示。

使用正确的制动电阻器，驱动器现在将允许典型的满载电流返回到驱动器，并将功率耗散在电阻器中。这允许有控制地降低负载和展开，以及在需要时快速减速高惯性负载。

如前所述，“斩波器”IGBT 通常内置在驱动器中，但电阻器必须由客户选择。选择需要一点小心。首先，选择的任何电阻器都必须能够在高直流电压下工作，并且必须相应地进行保护（即熔断）。其次，电阻器必须具有最小欧姆值以限制 IGBT 中的电流。然后必须选择它以在机器的占空比内吸收预期的功率。最后，应考虑电阻器的保护。由于制动电阻器会散发热量，因此通常安装在柜外，应避免受到伤害，并防止液体、污垢和手指接触。

该解决方案非常适合低功率和中功率，以及偶尔发生的制动控制。但是，如果您操作的集装箱起重机连续提升和降低大型集装箱，那么在电阻器中燃烧所有能量是浪费。这里的解决方案是完全再生的驱动器，它将能量反馈到电源中。直流驱动器在这方面相当擅长，但交流驱动器需要取代输入整流器，才能使逆变器功能齐全，如图 2 所示。

我们已经确定，电力可以通过逆变器双向流动，因此现在再生电力沿着直流链路流回，通过前面的逆变器，然后流回市电。像这样的逆变器整流器还有一个优点，即它可以在正常运行下控制输入谐波，这在如此高功率下可能非常重要。第二个逆变器、其控制电子设备和系统所需的相关电感器的额外成本在再生功率超过 200kW 左右的驱动器中是合理的。它们也广泛用于机车变频驱动器，因此减慢火车泵送动力回馈到电源中的速度，而不是磨损制动器。

在具有多个驱动器的系统中回收制动能量的另一个技巧是将驱动器的直流链路连接在一起，这样当一个驱动器再生时，它只需为另一个正在行驶的驱动器供电。这需要一点小心;有一个应用说明可以提供帮助。

审核编辑 黄宇