El proveedor de la unidad de frenado del convertidor de frecuencia le recuerda que, en el sistema de control de velocidad por conversión de frecuencia, el método básico de reducción de velocidad consiste en reducir gradualmente la frecuencia dada. Cuando la inercia del sistema de frenado es elevada, la disminución de la velocidad del motor no se corresponde con la disminución de la velocidad del motor síncrono; es decir, la velocidad real del motor es superior a su velocidad síncrona. En este caso, la dirección de las líneas de campo magnético cortadas por el devanado del rotor del motor es exactamente opuesta a la de su funcionamiento a velocidad constante. La dirección de la fuerza electromotriz inducida y la corriente del devanado del rotor también son opuestas a la dirección de rotación del motor, lo que produce un par negativo. En este caso, el motor funciona como un generador y el sistema se encuentra en estado de frenado regenerativo. La energía cinética del sistema de frenado se retroalimenta al bus de CC del convertidor de frecuencia, lo que provoca un aumento continuo de la tensión del bus de CC, alcanzando incluso niveles peligrosos (como daños en el convertidor de frecuencia).
Principio de funcionamiento de la unidad de frenado
La unidad de frenado consta de un transistor GTR de alta potencia y su circuito de control. Su función es añadir un componente de frenado externo para acelerar el consumo de energía eléctrica regenerada cuando el condensador del enlace de corriente de descarga no puede almacenarla dentro del rango de tensión especificado o la resistencia de frenado interna no puede consumirla a tiempo, lo que provoca una sobretensión en la sección de CC.
En ciertas aplicaciones, se requiere una desaceleración rápida. Según el principio de los motores asíncronos, a mayor deslizamiento, mayor par. De igual manera, el par de frenado aumentará con el aumento de la tasa de desaceleración, acortando considerablemente el tiempo de desaceleración del sistema, acelerando la retroalimentación de energía y provocando que la tensión del bus de CC aumente rápidamente. Por lo tanto, la energía de retroalimentación debe consumirse rápidamente para mantener la tensión del bus de CC por debajo de un cierto rango seguro. La función principal del sistema de unidad de frenado es disipar rápidamente la energía (que se convierte en energía térmica mediante la resistencia de frenado). Compensa eficazmente las desventajas de la baja velocidad de frenado y el pequeño par de frenado (≤ 20% del par nominal) de los convertidores de frecuencia convencionales, y es muy adecuado para situaciones donde se requiere un frenado rápido pero la frecuencia es baja.
Debido al corto tiempo de funcionamiento de la unidad de frenado, que implica un tiempo de encendido muy corto, el aumento de temperatura durante el encendido dista mucho de ser estable. El intervalo entre cada encendido es mayor, durante el cual la temperatura es suficiente para descender al nivel de la temperatura ambiente. Por lo tanto, la potencia nominal de la resistencia de frenado se reduce considerablemente, y el precio también disminuye en consecuencia. Además, debido a que solo hay un IGBT con un tiempo de frenado de ms, los indicadores de rendimiento transitorio para el encendido y apagado del transistor de potencia deben ser bajos, e incluso el tiempo de apagado debe ser lo más corto posible para reducir la tensión del pulso de apagado y proteger el transistor de potencia. El mecanismo de control es relativamente simple y fácil de implementar. Debido a las ventajas mencionadas, se utiliza ampliamente en cargas de energía potencial, como grúas, y en situaciones donde se requiere un frenado rápido para trabajos de corta duración.
La función de la unidad de frenado
1. Cuando el motor eléctrico desacelera bajo una fuerza externa, opera en estado generador, generando energía regenerativa. La fuerza electromotriz de CA trifásica generada se rectifica mediante un puente trifásico totalmente controlado, compuesto por seis unidades de retroalimentación de energía específicas del inversor y diodos de rueda libre en la sección del inversor, lo que aumenta continuamente la tensión del bus de CC dentro del inversor.
2. Cuando el voltaje de CC alcanza un cierto voltaje (el voltaje de arranque de la unidad de frenado), el tubo del interruptor de potencia de la unidad de frenado se abre y la corriente fluye a través de la resistencia de frenado.
3. La resistencia de frenado libera calor, absorbe energía regenerativa, reduce la velocidad del motor y disminuye el voltaje del bus de CC del convertidor de frecuencia.
4. Cuando la tensión del bus de CC cae a una tensión determinada (tensión de parada de la unidad de frenado), el transistor de potencia de la unidad de frenado se desactiva. En este momento, no fluye corriente de frenado a través de la resistencia, y esta disipa calor de forma natural, reduciendo su propia temperatura.
5. Cuando el voltaje del bus de CC aumenta nuevamente para activar la unidad de frenado, la unidad de frenado repetirá el proceso anterior para equilibrar el voltaje del bus y garantizar el funcionamiento normal del sistema.