Leverandøren af frekvensomformerens bremseenhed minder dig om, at frekvensomformeren er udstyret med en dynamisk modstand, primært for at forbruge en del af energien på DC-buskondensatoren gennem bremsemodstanden for at undgå for høj spænding på kondensatoren. I teorien kan en kondensator, der lagrer en masse energi, bruges til at frigive den til at drive en motor og undgå energispild. Imidlertid er kondensatorens kapacitet begrænset, og dens modstandsspænding er også begrænset. Når spændingen på buskondensatoren når et vist niveau, kan det beskadige kondensatoren, og noget kan endda beskadige IGBT'en. Derfor er det nødvendigt at frigive elektriciteten gennem en bremsemodstand rettidigt. Denne frigivelse er spild af tid og en uundgåelig løsning.
Buskondensator er en bufferzone, der kan holde begrænset energi
Efter at al trefaset vekselstrøm er ensrettet og tilsluttet kondensatorer, er bussens normale spænding under fuld belastning cirka 1,35 gange 380 * 1,35 = 513 volt. Denne spænding vil naturligt svinge i realtid, men minimumsværdien må ikke være lavere end 480 volt, da den ellers vil udløse en underspændingsalarm. Buskondensatorer består generelt af to sæt 450V elektrolytkondensatorer forbundet i serie med en teoretisk modstandsspænding på 900V. Hvis busspændingen overstiger denne værdi, vil kondensatoren eksplodere direkte, så busspændingen ikke kan nå en så høj spænding på 900V uanset hvad.
Faktisk er spændingsbestandigheden for en IGBT med trefaset 380 volt-indgang 1200 volt, hvilket ofte kræver drift inden for 800 volt. I betragtning af at hvis spændingen stiger, vil der være et inertiproblem, dvs. hvis man straks får bremsemodstanden til at virke, vil busspændingen ikke falde hurtigt. Derfor er mange frekvensomformere designet til at begynde at arbejde ved omkring 700 volt gennem bremseenheden for at sænke busspændingen og undgå yderligere opladning.
Så kernen i design af bremsemodstande er at tage højde for spændingsmodstanden i kondensatorer og IGBT-moduler for at undgå, at disse to vigtige komponenter beskadiges af bussens høje spænding. Hvis disse to typer komponenter beskadiges, vil frekvensomformeren ikke fungere korrekt.
Hurtig parkering kræver en bremsemodstand, og øjeblikkelig acceleration kræver det også
Årsagen til, at busspændingen på frekvensomformeren stiger, skyldes ofte, at frekvensomformeren får motoren til at køre i en elektronisk bremsetilstand, hvilket tillader IGBT'en at passere gennem en bestemt ledningssekvens, udnytter motorens store induktansstrøm, som ikke kan ændres pludseligt, og genererer øjeblikkeligt høj spænding til at oplade buskondensatoren. På dette tidspunkt bremses motoren hurtigt. Hvis bremsemodstanden ikke forbruger bussens energi rettidigt på dette tidspunkt, vil busspændingen fortsætte med at stige, hvilket udgør en trussel mod frekvensomformerens sikkerhed.
Hvis belastningen ikke er særlig tung, og der ikke er behov for hurtig standsning, er der ikke behov for at bruge en bremsemodstand i denne situation. Selv hvis du installerer en bremsemodstand, vil bremseenhedens arbejdstærskelspænding ikke blive udløst, og bremsemodstanden vil ikke blive sat i drift.
Ud over behovet for at øge bremsemodstanden og bremseenheden for hurtig bremsning i situationer med tung belastningsdeceleration, skal bremseenheden og bremsemodstanden faktisk også koordineres for at starte, hvis den opfylder kravene til tung belastning og meget hurtig starttid. Tidligere forsøgte jeg at bruge en frekvensomformer til at drive en speciel stansepresse, og frekvensomformerens accelerationstid var designet til at være 0,1 sekunder. På dette tidspunkt, når man starter ved fuld belastning, selvom belastningen ikke er særlig tung, er busspændingsudsvingene meget alvorlige på grund af accelerationstiden for kort, og overspændings- eller overstrømssituationer kan forekomme. Senere blev en ekstern bremseenhed og bremsemodstand tilføjet, og frekvensomformeren kan fungere normalt. Analysen viser, at det skyldes, at opstartstiden er for kort, og spændingen på buskondensatoren tømmes øjeblikkeligt. Ensretteren oplader øjeblikkeligt en stor strøm, hvilket får busspændingen til pludselig at stige. Dette resulterer i alvorlige spændingsudsving på bussen, som kan overstige 700 volt på et øjeblik. Ved at tilføje en bremsemodstand kan denne fluktuerende høje spænding elimineres rettidigt, så frekvensomformeren kan fungere normalt.
Der er også en særlig situation i vektorstyring, hvor motorens moment- og hastighedsretninger er modsatrettede, eller når motoren arbejder ved nulhastighed med 100% momentudgang. For eksempel, når en kran taber en tung genstand og stopper i luften, eller når motoren spoles tilbage, er momentstyring nødvendig. Motoren skal arbejde i generatortilstand, og den kontinuerlige strøm vil blive tilbageført til buskondensatoren. Gennem bremsemodstanden kan denne energi forbruges rettidigt for at opretholde balancen og stabiliteten af busspændingen.
Mange små frekvensomformere, såsom 3,7 kW-modeller, har ofte indbyggede bremseenheder og bremsemodstande, sandsynligvis på grund af overvejelsen om at reducere buskondensatoren, mens laveffektmodstande og bremseenheder ikke er så dyre.