绞车驱动器中电源装置的过压保护，制动斩波器-EAK斩波集成电阻器

绞车驱动装置中电源装置的过电压保护 具有特定插入电压的制动斩波器

一家专门从事极地和海洋研究的机构使用电动绞车进行长达 100 m 的冰芯钻孔。为此，客户定制的电源单元与伺服变频器一起将伺服电机的单相市电变化电压转换为三相电流。当冰芯钻降低时，即在制动模式下，电源单元的直流母线电压会增加。为了防止直流母线电容器过充电或过压，电源和制动斩波器安装在绞盘控制箱中。

集成的制动斩波器和电阻器被设计为一个多用途系统，以支持电气耐久制动和车辆加热需求。作为机械缓速器的电气等效物，制动产生的多余能量被重定向到液冷电阻器，在那里以热量的形式消散。这种创新方法确保了高效的能源管理和改进的制动性能。

技术规格

制动斩波器，有时也称为制动装置，用于变频器的直流电压中间电路，以在负载将能量反馈给中间电路时控制电压。例如，当磁化电机由检修负载旋转时，就会出现这种情况，因此充当发电机，为直流电压中间电路供电。 它们是斩波器原理的应用，使用开关设备的开关控制。

操作

制动斩波器是一种电气开关，它通过将制动能量切换到电阻器来限制直流总线电压，其中制动能量被转化为热量。当实际直流母线电压超过指定水平时，制动斩波器会自动激活，具体取决于变频驱动器的标称电压

好处

·简单的电气结构和众所周知的技术

·斩波器和电阻器的基本投资低

·即使失去交流电源，斩波器也能工作。可能需要在主功率损失期间制动。例如，在电梯或其他与安全相关的应用中。

缺点

·如果不能使用加热的空气，则浪费制动能量

·制动斩波器和电阻器需要额外的空间

·可能需要对冷却和热回收系统进行额外投资

·制动斩波器的尺寸通常针对特定循环进行设计，例如 100% 功率 1/10 分钟，较长的制动时间需要更精确的制动斩波器尺寸

·由于热电阻器以及环境空气中可能存在的灰尘和化学成分而增加火灾风险

·制动过程中直流母线电压电平升高会导致电机绝缘上的额外电压应力

应用

在以下情况下，制动斩波器不合适：

·仅偶尔需要制动循环

·相对于驱动能量的制动能量非常小

·周围空气包括大量灰尘或其他潜在可燃、易爆或金属成分

在以下情况下，制动斩波器是合适的：

·制动是连续的或定期重复的

·相对于所需的驱动能量，制动能量的总量很高

·瞬时制动功率高，例如几分钟内几百 kW

·在主功率损失期间需要制动操作

磁通制动

磁通制动是另一种基于电机损耗的处理超速负载的方法。当需要在驱动系统中进行制动时，电机磁通量以及电机中使用的磁化电流分量都会增加。通过直接扭矩控制原理，可以很容易地实现磁通量的控制。使用 DTC 直接控制逆变器以实现电机所需的扭矩和磁通量。在磁通制动期间，电机由 DTC 控制，这保证了可以根据规定的速度斜坡进行制动。这与驱动器中通常使用的直流喷射制动非常不同。在直流注入方式中，将直流电流注入电机，因此在制动过程中会失去对电机磁通的控制。基于 DTC 的磁通制动方法使电机能够在需要时快速从制动切换到电动动力。

在磁通制动中，电流增加意味着电机内部损耗增加。因此，尽管传递给变频器的制动功率没有增加，但制动功率也会增加。增加的电流会导致电机电阻损耗增加。电阻值越高，电机内部的制动能量耗散就越高。通常，在低功率电机（低于 5 kW）中，电机的电阻值相对于电机的标称电流相对较大。电机的功率或电压越高，电机相对于电机电流的电阻值就越小。换句话说，磁通制动在低功率电机中最有效。

审核编辑 黄宇