絞車驅(qū)動(dòng)裝置中電源裝置的過電壓保護(hù) 具有特定插入電壓的制動(dòng)斬波器

一家專門從事極地和海洋研究的機(jī)構(gòu)使用電動(dòng)絞車進(jìn)行長達(dá) 100 m 的冰芯鉆孔。為此，客戶定制的電源單元與伺服變頻器一起將伺服電機(jī)的單相市電變化電壓轉(zhuǎn)換為三相電流。當(dāng)冰芯鉆降低時(shí)，即在制動(dòng)模式下，電源單元的直流母線電壓會(huì)增加。為了防止直流母線電容器過充電或過壓，電源和制動(dòng)斬波器安裝在絞盤控制箱中。

集成的制動(dòng)斬波器和電阻器被設(shè)計(jì)為一個(gè)多用途系統(tǒng)，以支持電氣耐久制動(dòng)和車輛加熱需求。作為機(jī)械緩速器的電氣等效物，制動(dòng)產(chǎn)生的多余能量被重定向到液冷電阻器，在那里以熱量的形式消散。這種創(chuàng)新方法確保了高效的能源管理和改進(jìn)的制動(dòng)性能。

技術(shù)規(guī)格

制動(dòng)斬波器，有時(shí)也稱為制動(dòng)裝置，用于變頻器的直流電壓中間電路，以在負(fù)載將能量反饋給中間電路時(shí)控制電壓。例如，當(dāng)磁化電機(jī)由檢修負(fù)載旋轉(zhuǎn)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)這種情況，因此充當(dāng)發(fā)電機(jī)，為直流電壓中間電路供電。 它們是斬波器原理的應(yīng)用，使用開關(guān)設(shè)備的開關(guān)控制。

操作

制動(dòng)斬波器是一種電氣開關(guān)，它通過將制動(dòng)能量切換到電阻器來限制直流總線電壓，其中制動(dòng)能量被轉(zhuǎn)化為熱量。當(dāng)實(shí)際直流母線電壓超過指定水平時(shí)，制動(dòng)斬波器會(huì)自動(dòng)激活，具體取決于變頻驅(qū)動(dòng)器的標(biāo)稱電壓

好處

·簡(jiǎn)單的電氣結(jié)構(gòu)和眾所周知的技術(shù)

·斬波器和電阻器的基本投資低

·即使失去交流電源，斬波器也能工作?？赡苄枰谥鞴β蕮p失期間制動(dòng)。例如，在電梯或其他與安全相關(guān)的應(yīng)用中。

缺點(diǎn)

·如果不能使用加熱的空氣，則浪費(fèi)制動(dòng)能量

·制動(dòng)斬波器和電阻器需要額外的空間

·可能需要對(duì)冷卻和熱回收系統(tǒng)進(jìn)行額外投資

·制動(dòng)斬波器的尺寸通常針對(duì)特定循環(huán)進(jìn)行設(shè)計(jì)，例如 100% 功率 1/10 分鐘，較長的制動(dòng)時(shí)間需要更精確的制動(dòng)斬波器尺寸

·由于熱電阻器以及環(huán)境空氣中可能存在的灰塵和化學(xué)成分而增加火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)

·制動(dòng)過程中直流母線電壓電平升高會(huì)導(dǎo)致電機(jī)絕緣上的額外電壓應(yīng)力

應(yīng)用

在以下情況下，制動(dòng)斬波器不合適：

·僅偶爾需要制動(dòng)循環(huán)

·相對(duì)于驅(qū)動(dòng)能量的制動(dòng)能量非常小

·周圍空氣包括大量灰塵或其他潛在可燃、易爆或金屬成分

在以下情況下，制動(dòng)斬波器是合適的：

·制動(dòng)是連續(xù)的或定期重復(fù)的

·相對(duì)于所需的驅(qū)動(dòng)能量，制動(dòng)能量的總量很高

·瞬時(shí)制動(dòng)功率高，例如幾分鐘內(nèi)幾百 kW

·在主功率損失期間需要制動(dòng)操作

磁通制動(dòng)

磁通制動(dòng)是另一種基于電機(jī)損耗的處理超速負(fù)載的方法。當(dāng)需要在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，電機(jī)磁通量以及電機(jī)中使用的磁化電流分量都會(huì)增加。通過直接扭矩控制原理，可以很容易地實(shí)現(xiàn)磁通量的控制。使用 DTC 直接控制逆變器以實(shí)現(xiàn)電機(jī)所需的扭矩和磁通量。在磁通制動(dòng)期間，電機(jī)由 DTC 控制，這保證了可以根據(jù)規(guī)定的速度斜坡進(jìn)行制動(dòng)。這與驅(qū)動(dòng)器中通常使用的直流噴射制動(dòng)非常不同。在直流注入方式中，將直流電流注入電機(jī)，因此在制動(dòng)過程中會(huì)失去對(duì)電機(jī)磁通的控制?；?DTC 的磁通制動(dòng)方法使電機(jī)能夠在需要時(shí)快速從制動(dòng)切換到電動(dòng)動(dòng)力。

在磁通制動(dòng)中，電流增加意味著電機(jī)內(nèi)部損耗增加。因此，盡管傳遞給變頻器的制動(dòng)功率沒有增加，但制動(dòng)功率也會(huì)增加。增加的電流會(huì)導(dǎo)致電機(jī)電阻損耗增加。電阻值越高，電機(jī)內(nèi)部的制動(dòng)能量耗散就越高。通常，在低功率電機(jī)（低于 5 kW）中，電機(jī)的電阻值相對(duì)于電機(jī)的標(biāo)稱電流相對(duì)較大。電機(jī)的功率或電壓越高，電機(jī)相對(duì)于電機(jī)電流的電阻值就越小。換句話說，磁通制動(dòng)在低功率電機(jī)中最有效。

審核編輯 黃宇