變頻器在哪些情況下需要配制動電阻？

變頻器配制動電阻，主要是想通過制動電阻來消耗掉直流母線電容上的一部分能量，避免電容的電壓過高。理論上如果電容存儲的能量多，可以用來釋放出來驅動電機，避免能量浪費，但是電容的容量有限，而電容的耐壓也是有限的，當母線電容的電壓高到一定程度，就可能會損壞電容了，有些還可能損壞IGBT，所以需要及時通過制動電阻來釋放電，這種釋放，是白白浪費掉的，是一種沒有辦法的做法。

母線電容是個緩沖區(qū)，容納能量有限

三相交流電全部整流后，接入電容，滿載運行時候，母線正常的電壓大約是1.35倍，380*1.35=513伏，這個電壓當然會實時波動的，但是最低不能低于480伏，否則會欠壓報警保護。母線電容一般是兩組450V電解電容串聯(lián)而成，理論耐壓是900V，如果母線電壓超過這個值，電容會直接爆掉了，所以母線電壓是無論如何都不能達到900伏這么高壓的。

實際上，三相380伏輸入的IGBT的耐壓值是1200伏，往往要求工作在800伏以內(nèi)，考慮到電壓如果升高，都會有個慣性問題，也就是你馬上讓制動電阻工作了，母線電壓也不會很快降低下來，所以很多變頻器，都是設計在700伏左右就通過制動單元讓制動電阻開始工作，讓母線電壓降低下來，避免往上繼續(xù)沖。

所以制動電阻設計，核心就是考慮到電容和IGBT模塊的耐壓問題，避免這兩大重要的器件被母線的高電壓沖壞掉了，這兩類元件如果壞掉了，變頻器也就無法正常工作了。

快速停車要制動電阻，瞬間加速也需要

變頻器母線電壓之所以會變高，很多時候是變頻器讓電機工作在電子制動狀態(tài)，讓IGBT通過一定的導通順序，利用電機是大電感電流不能突變，瞬間產(chǎn)生高壓來往母線電容充電，這時候讓電機快點降低速度下來。如果這時候沒有制動電阻及時消耗掉母線的能量，母線電壓將會持續(xù)變高而威脅變頻器的安全了。

如果負載不是很重，也沒有什么快速停車要求，這種場合是不需要使用制動電阻的，即使你裝了制動電阻，制動單元的工作閥值電壓沒有被觸發(fā)，制動電阻也不會投入工作。

除了大負荷減速場合需要增加制動電阻和制動單元來快速剎車外，實際上如果符合比較重，啟動時間時間要求非常快那種，也需要制動單元和制動電阻來配合啟動的，以往我試過用變頻器帶動一種特殊的沖床，要求把變頻器的加速時間設計成0.1秒，這時候滿負荷啟動，雖然負荷并不是非常重，但是因為加速時間太短了，這時候母線電壓波動非常厲害，也會出現(xiàn)過壓或者過流的情況，后來增加了外置的制動單元和制動電阻，變頻器就能正常工作了。分析起來，是因為啟動時間太短，母線電容的電壓瞬間被掏空了，而整流器瞬間有大的電流充進來，引起母線電壓突然變高，這樣母線的電壓波動太厲害，瞬間可能會超過了700伏，加上了制動電阻，就可以及時消除這個波動的高壓，讓變頻器工作在正常狀態(tài)。

還有一種特殊的情況，是矢量控制場合，電機的扭矩和速度方向相反，或者工作在零轉速百分百扭矩輸出的場合，比如吊機掉了重物停在半空中，收放卷場合需要力矩控制，都需要讓電機工作在發(fā)電機狀態(tài)，源源不斷的電流會反充到母線電容中，通過制動電阻，就可以及時消耗掉這些能量，保持母線電壓平衡穩(wěn)定了。

很多小變頻器，比如3.7KW的，往往都內(nèi)置了制動單元和制動電阻，應該是考慮到母線電容調小的緣由吧，而小功率的電阻和制動單元并沒有那么貴。

總的原則是：如果因再生制動導致直流電路容易過電壓的話，必須配制動電阻，將濾波電容器上多余的電荷釋放掉，如圖2-41所示。

圖2-41 制動電阻和制動單元

圖中，制動單元BV的作用是：當直流電壓UD超過一定限值時，BV導通，使電容器通過制動電阻RB放電；當直流電壓UD降到限值以內(nèi)時，BV截止，停止放電。

在具體工作中，有必要考慮配制動電阻的場合有：

（1）起動和制動比較頻繁的場合；

（2）要求快速制動的場合；

（3）有位能負載的場合，如起重機械等。