The supplier of the frequency converter braking unit reminds you that the frequency converter is equipped with a dynamic resistor mainly to consume a part of the energy on the DC bus capacitor through the braking resistor, in order to avoid excessive voltage of the capacitor. In theory, if a capacitor stores a lot of energy, it can be used to release it to drive a motor and avoid energy waste. However, the capacity of a capacitor is limited, and its withstand voltage is also limited. When the voltage of the bus capacitor reaches a certain level, it may damage the capacitor, and some may even damage the IGBT. Therefore, it is necessary to release the electricity through a braking resistor in a timely manner. This release is a waste of time and is an unavoidable solution.
Bus capacitor is a buffer zone that can hold limited energy
After all three-phase AC power is rectified and connected to capacitors, the normal voltage of the bus during full load operation is approximately 1.35 times, 380 * 1.35=513 volts. This voltage will naturally fluctuate in real time, but the minimum cannot be lower than 480 volts, otherwise it will trigger an undervoltage alarm protection. Bus capacitors are generally composed of two sets of 450V electrolytic capacitors connected in series, with a theoretical withstand voltage of 900V. If the bus voltage exceeds this value, the capacitor will directly explode, so the bus voltage cannot reach such a high voltage of 900V no matter what.
In fact, the withstand voltage value of IGBT with three-phase 380 volt input is 1200 volts, which often requires operation within 800 volts. Considering that if the voltage increases, there will be an inertia problem, that is, if you immediately make the braking resistor work, the bus voltage will not decrease quickly. Therefore, many frequency converters are designed to start working at around 700 volts through the braking unit to lower the bus voltage and avoid further upward charging.
So the core of designing braking resistors is to consider the voltage resistance of capacitors and IGBT modules, in order to avoid these two important components from being damaged by the high voltage of the bus. If these two types of components are damaged, the frequency converter will not work properly.
Quick parking requires a braking resistor, and instant acceleration also requires it
The reason why the bus voltage of the frequency converter increases is often due to the frequency converter causing the motor to operate in an electronic braking state, allowing the IGBT to pass through a certain conduction sequence, utilizing the large inductance current of the motor that cannot suddenly change, and instantly generating high voltage to charge the bus capacitor. At this time, the motor is quickly slowed down. If the braking resistor does not consume the energy of the bus in a timely manner at this time, the bus voltage will continue to rise, posing a threat to the safety of the frequency converter.
Si la charge est légère et qu'un freinage rapide n'est pas nécessaire, l'utilisation d'une résistance de freinage est inutile. Même si une résistance de freinage était installée, le seuil de tension de fonctionnement du dispositif de freinage ne serait pas atteint et la résistance resterait inactive.
Outre la nécessité d'augmenter la résistance et le système de freinage pour un freinage rapide lors de la décélération sous forte charge, il est également indispensable, pour répondre aux exigences de forte charge et de démarrage très rapide, de coordonner le système de freinage et la résistance au démarrage. Auparavant, j'ai testé un convertisseur de fréquence pour piloter une presse à poinçonner spéciale, avec un temps d'accélération de 0,1 seconde. Dans ces conditions, lors d'un démarrage à pleine charge, même si la charge n'était pas très importante, le temps d'accélération trop court entraînait de fortes fluctuations de la tension du bus, pouvant provoquer des surtensions ou des surintensités. L'ajout ultérieur d'un système de freinage externe et d'une résistance de freinage a permis au convertisseur de fréquence de fonctionner normalement. L'analyse a révélé que le problème venait du temps de démarrage trop court : la tension du condensateur du bus se décharge instantanément, le redresseur se chargeant immédiatement d'un courant important, ce qui provoque une augmentation brutale de la tension du bus. Il en résulte de fortes fluctuations de tension sur le bus, pouvant dépasser 700 volts en un instant. L'ajout d'une résistance de freinage permet d'éliminer rapidement cette haute tension fluctuante, ce qui permet au convertisseur de fréquence de fonctionner normalement.
Il existe également un cas particulier de commande vectorielle, lorsque le couple et la vitesse du moteur sont de sens opposés, ou lors d'un fonctionnement à vitesse nulle avec un couple maximal. Par exemple, lors de la chute d'une charge lourde par une grue et de son arrêt en suspension, ou lors du rebobinage, la commande du couple est nécessaire. Le moteur doit alors fonctionner en mode générateur, et le courant continu est rechargé dans le condensateur du bus. Grâce à la résistance de freinage, cette énergie est dissipée de manière opportune afin de maintenir l'équilibre et la stabilité de la tension du bus.
De nombreux petits convertisseurs de fréquence, tels que ceux de 3,7 kW, sont souvent équipés d'unités de freinage et de résistances de freinage intégrées, probablement dans le but de réduire la capacité du bus, alors que les résistances et les unités de freinage de faible puissance ne sont pas si coûteuses.