一例變頻器制動單元電路及圖解

1、一例變頻器制動單元電路及圖解一、CDBR-4030C制動單元主電路圖                                            &#

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11、160;                                    CDBR-4030C制動單元主電路圖說    因慣性或某種原因，導致負載電機的轉(zhuǎn)速大于變頻器的輸出轉(zhuǎn)速時，此時電機由“電動”狀態(tài)進

12、入“動電”狀態(tài)，使電動機暫時變成了發(fā)電機。負載電機的反發(fā)電能量，又稱為再生能量。 一些特殊機械，如礦用提升機、卷揚機、高速電梯等，當電動機減速、制動或者下放負載重物時（普通大慣性負荷，減速停車過程），因機械系統(tǒng)的位能和勢能作用，會使變頻器的實際轉(zhuǎn)速有可能超過變頻器的給定轉(zhuǎn)速，電機繞組中的感生電流的相位超前于感生電壓，出現(xiàn)了容性電流，而變頻器逆變回路IGBT兩端并聯(lián)的二極管和直流回路的儲能電容器，恰恰提供了這一容性電流的通路。電動機因有了容性勵磁電流，進而產(chǎn)生勵磁磁動勢，電動機自勵發(fā)電，向供電電源回饋能量。這是一個電動機將機械勢能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芑仞伝仉娋W(wǎng)的過程。此再生能量由變頻器的逆變電路所并聯(lián)的二

13、極管整流，饋入變頻器的直流回路，使直流回路的電壓由530V左右上升到六、七百伏，甚至更高。尤其在大慣性負載需減速停車的過程中，更是頻繁發(fā)生。這種急劇上升的電壓，有可能對變頻器主電路的儲能電容和逆變模塊，造成較大的電壓和電流沖擊甚至損壞。因而制動單元與制動電阻（又稱剎車單元和剎車電阻）常成為變頻器的必備件或首選輔助件。在小功率變頻器中，制動單元往往集成于功率模塊內(nèi)，制動電阻也安裝于機體內(nèi)。但較大功率的變頻器，則根據(jù)負載運行情況選配制動單元和制動電阻，CDBR-4030C制動單元，即是變頻器的輔助配置之一。 先不管具體電路，我們可先從控制原理設想一下。所謂制動單元，就是一個電子開關（IGBT模塊）

14、，接通時將制動電阻（RB）接入變頻器的直流回路，對電機的反發(fā)電能量進行快速消耗（轉(zhuǎn)化為熱量耗散于環(huán)境空氣中），以維持直流回路的電壓在容許值以內(nèi)。有一個直流電壓檢測電路，輸出一個制動動作信號，來控制電子開關的通和斷。從性能上講，變頻器直流回路電壓上升到某值（如660V或680V）后，開關接通將制動電阻RB接入電路，一直至電壓降至620V（或620V）以下，開關再斷開，也是可行的。反正制動單元有RB的限流作用，并無燒毀的危險。若將其性能再優(yōu)化一點的話，則由電壓檢測電路控制一個壓/頻（或電壓/脈沖寬度）轉(zhuǎn)換電路，進而控制制動單元中IGBT模塊的通斷。直流回路的電壓較高時，制動單元工作頻率高或?qū)ㄖ芷?/p>

15、長，電壓低時，則相反。此種脈沖式制動比起直接通斷式制動，性能上要優(yōu)良多了。再加上對IGBT模塊的過流保護和散熱處理，那么這應是一款性能較為優(yōu)良的制動單元電路了。 CDBR-4030C制動單元，從結(jié)構(gòu)和性能上不是很優(yōu)化，但實際應用的效果也還可以。內(nèi)部電子開關是一只雙管IGBT模塊，上管的柵、射極短接未用，只用了下管，當然有些浪費，用單管的IGBT模塊就可以的呀。保護電路是電子電路和機械脫扣電路的復合，廠家將空氣斷路器QF0內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行了改造，由漏電動作脫扣改為了模塊過熱時的動作脫扣。溫度檢測和動作控制由溫度繼電器、Q4和KA1構(gòu)成，在模塊溫升達75ºC時，KA1動作引發(fā)脫扣跳閘，QF1

16、跳脫，將制動單元的電源關斷，從而在一定程度上保護了IGBT模塊不因過流或過熱燒毀。 檢測電路（見下圖）的供電，是由功率電阻降壓、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓和電容濾波來取得的，為15V直流供電。 該制動單元的故障主要多發(fā)于控制供電電路，表現(xiàn)為降壓電阻開路，穩(wěn)壓管擊穿等；另外，因引入了變頻器直流回路的530V直流高壓，線路板因受潮造成絕緣下降而導致的高壓放電，使大片線路的銅箔條燒毀，控制電路的集成塊短路等。又因線路板全部涂覆有黑色防護漆，看不清銅箔條的連接和走向，也為檢修帶來了一定的不便。二、 CDBR-4030C制動單元電壓取樣與觸發(fā)電路圖CDBR-4030C制動單元電壓取樣與觸發(fā)電路圖說電路由LM393集成運

17、算放大器、CD4081BE四2輸入與門電路和7555（NE555）時基電路等構(gòu)成?？刂圃砗喪鋈缦拢?由P、N端子引入的變頻器直流回路電壓，經(jīng)R1至R7電阻網(wǎng)絡的分壓處理，輸入到LM339的2腳，LM339的3腳接入了經(jīng)由15V控制供電進一步穩(wěn)壓、RP1調(diào)整后的整定電壓，此電壓值為制動動作點整定電壓。LED1兼作電源指示燈。因LM393為開路集電極輸出式運放電路，故兩路放大器的輸出端接有R13、R14的上拉電阻，以提供制動動作時的高電平輸出。第一級放大電路為一個遲滯電壓比較器（有時又稱滯回比較器），D1、R10接成正反饋電路，提供一定的回差電壓，以使整定點電壓隨輸出而浮動，避免了在一個點上比較

18、而使輸出頻繁波動。第二級放大器為典型的電壓比較器的接法。實質(zhì)上，運算放大器在這里是作為開關電路來使用的，中間不存在線性放大環(huán)節(jié)，而為開關量輸出。兩級放大電路對信號形成了倒相之倒相處理，使輸出電壓在高于整定電壓時，電路有高電平輸出。LM393靜態(tài)時為高電平輸出，此高電平經(jīng)D1和R10疊加到LM393的3腳上， “墊高”了制動動作整定點電壓值。當2腳輸入電壓（如P、N間直流回路電壓為660V）高于3腳電壓時，1腳由高電平變?yōu)榈碗娖?；?jīng)第二級倒相處理，輸出一個高電平信號給CD4081BE的1腳。同時，由于LM393的1腳變?yōu)榈碗娖剑?腳也由“墊高”了的電壓值跌落為整定值。如此一來，當制動單元動作，將制動電阻接入了P、N間，從而使P、N電壓由660V開始回落，一直回落到2腳電壓（P、N間電壓為580V）低于3腳整定電壓值，電路翻轉(zhuǎn)，制動信號停止輸出，避免了在660V電壓時，電路頻繁動作導致的不穩(wěn)定輸出。時基電路7555接成一個典型的多諧振蕩器，輸出一個固定占空比的脈沖頻率電壓。在LM393電壓采樣電路輸出制動動作信號CD4081BE的1腳為高電平時，時基電路7555輸出矩形脈沖電壓的高電平成分與LM393的高電平信號相與，使CD4081BE的3腳產(chǎn)生一個正電壓的脈沖輸出。此脈沖再經(jīng)主/從轉(zhuǎn)換開關、第二