大多數(shù)時候，在大多數(shù)應(yīng)用中，變頻驅(qū)動器通過為電機提供能量來控制電機，然后為負載提供動力。然而，有時能量流會是相反的，即從負載通過電機，回到驅(qū)動器。如果負載正在釋放能量，例如當(dāng)起重機或電梯降低負載時，或者當(dāng)輸送機下坡運輸材料時，就會發(fā)生這種情況。如果高慣性負載減速，也會發(fā)生再生;在這種情況下，存儲在旋轉(zhuǎn)質(zhì)量中的能量通過電機流回驅(qū)動器。風(fēng)扇通常在快速減速時恢復(fù)。

當(dāng)然，如果系統(tǒng)中存在明顯的摩擦，或者如果存在其他制動效應(yīng)（例如通過風(fēng)扇的氣流），那么返回到驅(qū)動器的能量可能會大大減少。但是，如果再生很重要，能量將返回驅(qū)動器。如果發(fā)生這種情況，驅(qū)動器的持續(xù)運行將保持電機上的電壓，因此將存在磁通量，但電流的相位會發(fā)生變化，因此能量（即電流）將從電機流入驅(qū)動器。IGBT 和換向二極管正常工作——二極管不充當(dāng)整流器或任何東西。

因此，電流流入 DC 母線并流向 DC 母線電容器。在這里，它為電容器充電，因此電壓上升。電流無法返回電源（整流器會阻止這種情況），因此如果再生繼續(xù)，電容器上的電壓將繼續(xù)上升。為防止損壞，驅(qū)動器將檢測到此情況并關(guān)閉輸出 IGBT 的開關(guān)?，F(xiàn)在沒有輸出電壓，因此沒有磁化電流，因此電機中的磁通量崩潰，使轉(zhuǎn)子和負載自由旋轉(zhuǎn)，沒有更多的能量返回驅(qū)動器。驅(qū)動器因過電壓而跳閘;這是過度再生的癥狀。

我們可以通過多種方式防止過電壓跳閘。當(dāng)系統(tǒng)在減速過程中再生時，最簡單的解決方案是減少減速;也就是說，增加 Ramp Down 時間?，F(xiàn)在，再生能量在較長的時間內(nèi)會減少，這可能會被系統(tǒng)中的損耗或驅(qū)動器本身吸收。但是，對于高慣性負載，您最終可能會得到非常長的減速時間。另一種方法是簡單地關(guān)閉變頻驅(qū)動器的輸出，讓電機和負載滑行停止。您可以通過將停止模式參數(shù) P-05（P2 和 Eco 上的 P1-05）從 0 更改為 1 來實現(xiàn)此目的?，F(xiàn)在沒有坡道下降，驅(qū)動器關(guān)閉，電機滑行。

這種解決方案的缺點是停止時無法控制負載和電機，因此您不知道它是否以及何時會全部停止。這在加工工業(yè)中不方便，但對于冷卻風(fēng)扇來說可能沒問題。

如果載荷作為其正常操作的一部分進行再生，而不是在停止時再生，則這兩個選項都沒有幫助。如果您不斷加速和減速，或者您的起重機或升降機一直在升降，則需要一個受控的解決方案。某些應(yīng)用，例如前面提到的下坡輸送機或開卷機，會一直再生。因此，流向驅(qū)動器直流母線的能量必須耗散。

解決方案是在直流兩端連接一個電阻器以消耗掉能量，電阻器由大多數(shù)工業(yè)驅(qū)動器中內(nèi)置的 IGBT 打開和關(guān)閉，該 IGBT 由驅(qū)動軟件控制，該軟件監(jiān)控直流電壓并相應(yīng)地打開和關(guān)閉 IGBT。這會“斬波”電壓，因此有時稱為制動斬波器。也許更好的描述是動態(tài)或電阻制動。電阻器通常不包含在驅(qū)動器包中，必須單獨選擇和購買。這種安排如圖 1 所示。

使用正確的制動電阻器，驅(qū)動器現(xiàn)在將允許典型的滿載電流返回到驅(qū)動器，并將功率耗散在電阻器中。這允許有控制地降低負載和展開，以及在需要時快速減速高慣性負載。

如前所述，“斬波器”IGBT 通常內(nèi)置在驅(qū)動器中，但電阻器必須由客戶選擇。選擇需要一點小心。首先，選擇的任何電阻器都必須能夠在高直流電壓下工作，并且必須相應(yīng)地進行保護（即熔斷）。其次，電阻器必須具有最小歐姆值以限制 IGBT 中的電流。然后必須選擇它以在機器的占空比內(nèi)吸收預(yù)期的功率。最后，應(yīng)考慮電阻器的保護。由于制動電阻器會散發(fā)熱量，因此通常安裝在柜外，應(yīng)避免受到傷害，并防止液體、污垢和手指接觸。

該解決方案非常適合低功率和中功率，以及偶爾發(fā)生的制動控制。但是，如果您操作的集裝箱起重機連續(xù)提升和降低大型集裝箱，那么在電阻器中燃燒所有能量是浪費。這里的解決方案是完全再生的驅(qū)動器，它將能量反饋到電源中。直流驅(qū)動器在這方面相當(dāng)擅長，但交流驅(qū)動器需要取代輸入整流器，才能使逆變器功能齊全，如圖 2 所示。

我們已經(jīng)確定，電力可以通過逆變器雙向流動，因此現(xiàn)在再生電力沿著直流鏈路流回，通過前面的逆變器，然后流回市電。像這樣的逆變器整流器還有一個優(yōu)點，即它可以在正常運行下控制輸入諧波，這在如此高功率下可能非常重要。第二個逆變器、其控制電子設(shè)備和系統(tǒng)所需的相關(guān)電感器的額外成本在再生功率超過 200kW 左右的驅(qū)動器中是合理的。它們也廣泛用于機車變頻驅(qū)動器，因此減慢火車泵送動力回饋到電源中的速度，而不是磨損制動器。

在具有多個驅(qū)動器的系統(tǒng)中回收制動能量的另一個技巧是將驅(qū)動器的直流鏈路連接在一起，這樣當(dāng)一個驅(qū)動器再生時，它只需為另一個正在行駛的驅(qū)動器供電。這需要一點小心;有一個應(yīng)用說明可以提供幫助。

審核編輯 黃宇