Dodávateľ podporných zariadení pre frekvenčné meniče pripomína, že v systéme riadenia rýchlosti s frekvenčnou konverziou je základnou metódou znižovania rýchlosti postupné znižovanie danej frekvencie. Keď je zotrvačnosť brzdového systému veľká, pokles rýchlosti motora nebude držať krok so znižovaním synchrónnych otáčok motora, to znamená, že skutočná rýchlosť motora je vyššia ako jeho synchrónna rýchlosť. V tomto čase je smer siločiar magnetického poľa prerezaných vinutím rotora motora presne opačný ako pri prevádzke motora s konštantnou rýchlosťou. Smer indukovanej elektromotorickej sily a prúdu vinutím rotora je tiež opačný ako smer otáčania motora a motor vytvára záporný krútiaci moment. V tomto čase je motor v skutočnosti generátor a systém je v stave regeneratívneho brzdenia. Kinetická energia brzdového systému sa privádza späť do jednosmernej zbernice frekvenčného meniča, čo spôsobuje neustály nárast napätia na jednosmernej zbernici a dokonca dosahuje nebezpečnú úroveň (napríklad poškodenie frekvenčného meniča).
1. Prehľad brzdovej jednotky
Brzdová jednotka, známa aj ako „brzdová jednotka so špecifickou spotrebou energie frekvenčného meniča“ alebo „spätnoväzobná jednotka so špecifickou spotrebou energie frekvenčného meniča“, sa používa hlavne na riadenie situácií s vysokým mechanickým zaťažením a požiadavkami na veľmi vysokú brzdnú rýchlosť. Spotrebúva regenerovanú elektrickú energiu generovanú motorom cez brzdový odpor alebo regenerovanú elektrickú energiu vracia späť do zdroja napájania.
2. Funkcia brzdovej jednotky
Keď sa elektromotor rýchlo zastaví, spätne odovzdá energiu frekvenčnému meniču, čo spôsobí zvýšenie napätia na jednosmernej zbernici a dokonca poškodenie IGBT. Preto je potrebná brzdová jednotka, ktorá túto energiu spotrebuje a ochráni frekvenčný menič.
3. Metóda brzdenia frekvenčného meniča
1. Brzdenie posilňovačom.
Vzťahuje sa na metódu použitia brzdového odporu zabudovaného v jednosmernom obvode na absorbovanie regeneratívnej energie motora.
2. Spätnoväzobné brzdenie.
Hlavne sa zameriavajú na prúdové frekvenčné meniče alebo napäťové frekvenčné meniče s meničmi inštalovanými v usmerňovacej sekcii, pričom regeneračná energia motora sa privádza späť do striedavej elektrickej siete.
3. Viacinvertorový pohon so zdieľanou jednosmernou zbernicou.
Rekuperačná energia motora A sa privádza späť do spoločnej jednosmernej zbernice a potom ju spotrebúva motor B. Pohon s viacerými meničmi a zdieľanou jednosmernou zbernicou možno rozdeliť na dva typy: zdieľaná vyvážená jednosmerná zbernica a zdieľaná jednosmerná zbernica. Metóda zdieľanej vyváženej jednosmernej zbernice spočíva v použití pripojovacích modulov na pripojenie k jednosmernej zbernici. Pripojovací modul obsahuje tlmivky, poistky a stýkače, ktoré musia byť navrhnuté samostatne podľa špecifických okolností. Každý frekvenčný menič má relatívnu nezávislosť a možno ho podľa potreby pripojiť alebo odpojiť od jednosmernej zbernice. Metóda zdieľanej jednosmernej zbernice spočíva v pripojení iba meničovej časti k spoločnej jednosmernej zbernici.
4. Brzdenie jednosmerným prúdom.
Keď frekvenčný menič privádza jednosmerný prúd na stator motora, asynchrónny motor sa nachádza v stave brzdenia so spotrebou energie. V tomto prípade je výstupná frekvencia frekvenčného meniča nulová a magnetické pole statora motora sa už neotáča. Rotujúci rotor pretína toto statické magnetické pole a generuje brzdný moment. Kinetická energia uložená v rotačnom systéme sa premieňa na elektrickú energiu a spotrebúva sa v rotorovom obvode elektromotora.
4. Funkcia brzdového odporu
Počas procesu znižovania prevádzkovej frekvencie bude elektromotor v stave regeneratívneho brzdenia a kinetická energia hnacieho systému sa bude privádzať späť do jednosmerného obvodu, čo spôsobí, že jednosmerné napätie UD bude neustále stúpať a dokonca dosiahne nebezpečnú úroveň. Preto je potrebné spotrebovať energiu regenerovanú do jednosmerného obvodu, aby sa UD udržalo v povolenom rozsahu. Na spotrebu tejto energie sa používa brzdný odpor.
Každý frekvenčný menič má brzdnú jednotku (nízkoenergetická je brzdný odpor, vysokoenergetická je vysokovýkonný tranzistor GTR a jeho budiaci obvod), nízkoenergetická je zabudovaná a vysokovýkonná je externá.
5. Proces brzdenia brzdovej jednotky a brzdového odporu
1. Keď elektromotor spomaľuje pod vonkajšou silou, pracuje v generátorovom stave a produkuje regeneratívnu energiu. Trojfázová striedavá elektromotorická sila, ktorú generuje, je usmerňovaná trojfázovým plne riadeným mostíkom zloženým zo šiestich voľnobežných diód v invertorovej časti frekvenčného meniča, ktorý kontinuálne zvyšuje napätie jednosmernej zbernice vo vnútri frekvenčného meniča.
2. Keď jednosmerné napätie dosiahne určitú hodnotu (štartovacie napätie brzdovej jednotky), vypínač brzdovej jednotky sa otvorí a prúd preteká cez brzdový odpor.
3. Brzdný odpor uvoľňuje teplo, absorbuje regeneračnú energiu, znižuje otáčky motora a znižuje napätie jednosmernej zbernice frekvenčného meniča.
4. Keď napätie jednosmernej zbernice klesne na určitú hodnotu (napätie zastavenia brzdnej jednotky), výkonový tranzistor brzdnej jednotky sa vypne. V tomto okamihu cez rezistor nepreteká žiadny brzdný prúd a brzdný rezistor prirodzene odvádza teplo, čím sa znižuje jeho vlastná teplota.
5. Keď napätie na jednosmernej zbernici opäť stúpne, aby sa aktivovala brzdová jednotka, brzdová jednotka zopakuje vyššie uvedený proces, aby vyrovnala napätie na zbernici a zabezpečila normálnu prevádzku systému.