再生和扭矩控制對(duì)于起重機(jī)和升降機(jī)很重要 EAK斬波集成電阻

大多數(shù)時(shí)候，在大多數(shù)應(yīng)用中，變頻驅(qū)動(dòng)器通過為電機(jī)提供能量來控制電機(jī)，然后為負(fù)載提供動(dòng)力。然而，有時(shí)能量流會(huì)是相反的，即從負(fù)載通過電機(jī)，回到驅(qū)動(dòng)器。如果負(fù)載正在釋放能量，例如當(dāng)起重機(jī)或電梯降低負(fù)載時(shí)，或者當(dāng)輸送機(jī)下坡運(yùn)輸材料時(shí)，就會(huì)發(fā)生這種情況。如果高慣性負(fù)載減速，也會(huì)發(fā)生再生;在這種情況下，存儲(chǔ)在旋轉(zhuǎn)質(zhì)量中的能量通過電機(jī)流回驅(qū)動(dòng)器。風(fēng)扇通常在快速減速時(shí)恢復(fù)。

當(dāng)然，如果系統(tǒng)中存在明顯的摩擦，或者如果存在其他制動(dòng)效應(yīng)（例如通過風(fēng)扇的氣流），那么返回到驅(qū)動(dòng)器的能量可能會(huì)大大減少。但是，如果再生很重要，能量將返回驅(qū)動(dòng)器。如果發(fā)生這種情況，驅(qū)動(dòng)器的持續(xù)運(yùn)行將保持電機(jī)上的電壓，因此將存在磁通量，但電流的相位會(huì)發(fā)生變化，因此能量（即電流）將從電機(jī)流入驅(qū)動(dòng)器。IGBT 和換向二極管正常工作——二極管不充當(dāng)整流器或任何東西。

因此，電流流入 DC 母線并流向 DC 母線電容器。在這里，它為電容器充電，因此電壓上升。電流無法返回電源（整流器會(huì)阻止這種情況），因此如果再生繼續(xù)，電容器上的電壓將繼續(xù)上升。為防止損壞，驅(qū)動(dòng)器將檢測到此情況并關(guān)閉輸出 IGBT 的開關(guān)?，F(xiàn)在沒有輸出電壓，因此沒有磁化電流，因此電機(jī)中的磁通量崩潰，使轉(zhuǎn)子和負(fù)載自由旋轉(zhuǎn)，沒有更多的能量返回驅(qū)動(dòng)器。驅(qū)動(dòng)器因過電壓而跳閘;這是過度再生的癥狀。

我們可以通過多種方式防止過電壓跳閘。當(dāng)系統(tǒng)在減速過程中再生時(shí)，最簡單的解決方案是減少減速;也就是說，增加 Ramp Down 時(shí)間。現(xiàn)在，再生能量在較長的時(shí)間內(nèi)會(huì)減少，這可能會(huì)被系統(tǒng)中的損耗或驅(qū)動(dòng)器本身吸收。但是，對(duì)于高慣性負(fù)載，您最終可能會(huì)得到非常長的減速時(shí)間。另一種方法是簡單地關(guān)閉變頻驅(qū)動(dòng)器的輸出，讓電機(jī)和負(fù)載滑行停止。您可以通過將停止模式參數(shù) P-05（P2 和 Eco 上的 P1-05）從 0 更改為 1 來實(shí)現(xiàn)此目的?，F(xiàn)在沒有坡道下降，驅(qū)動(dòng)器關(guān)閉，電機(jī)滑行。

這種解決方案的缺點(diǎn)是停止時(shí)無法控制負(fù)載和電機(jī)，因此您不知道它是否以及何時(shí)會(huì)全部停止。這在加工工業(yè)中不方便，但對(duì)于冷卻風(fēng)扇來說可能沒問題。

如果載荷作為其正常操作的一部分進(jìn)行再生，而不是在停止時(shí)再生，則這兩個(gè)選項(xiàng)都沒有幫助。如果您不斷加速和減速，或者您的起重機(jī)或升降機(jī)一直在升降，則需要一個(gè)受控的解決方案。某些應(yīng)用，例如前面提到的下坡輸送機(jī)或開卷機(jī)，會(huì)一直再生。因此，流向驅(qū)動(dòng)器直流母線的能量必須耗散。

解決方案是在直流兩端連接一個(gè)電阻器以消耗掉能量，電阻器由大多數(shù)工業(yè)驅(qū)動(dòng)器中內(nèi)置的 IGBT 打開和關(guān)閉，該 IGBT 由驅(qū)動(dòng)軟件控制，該軟件監(jiān)控直流電壓并相應(yīng)地打開和關(guān)閉 IGBT。這會(huì)“斬波”電壓，因此有時(shí)稱為制動(dòng)斬波器。也許更好的描述是動(dòng)態(tài)或電阻制動(dòng)。電阻器通常不包含在驅(qū)動(dòng)器包中，必須單獨(dú)選擇和購買。這種安排如圖 1 所示。

使用正確的制動(dòng)電阻器，驅(qū)動(dòng)器現(xiàn)在將允許典型的滿載電流返回到驅(qū)動(dòng)器，并將功率耗散在電阻器中。這允許有控制地降低負(fù)載和展開，以及在需要時(shí)快速減速高慣性負(fù)載。

如前所述，“斬波器”IGBT 通常內(nèi)置在驅(qū)動(dòng)器中，但電阻器必須由客戶選擇。選擇需要一點(diǎn)小心。首先，選擇的任何電阻器都必須能夠在高直流電壓下工作，并且必須相應(yīng)地進(jìn)行保護(hù)（即熔斷）。其次，電阻器必須具有最小歐姆值以限制 IGBT 中的電流。然后必須選擇它以在機(jī)器的占空比內(nèi)吸收預(yù)期的功率。最后，應(yīng)考慮電阻器的保護(hù)。由于制動(dòng)電阻器會(huì)散發(fā)熱量，因此通常安裝在柜外，應(yīng)避免受到傷害，并防止液體、污垢和手指接觸。

該解決方案非常適合低功率和中功率，以及偶爾發(fā)生的制動(dòng)控制。但是，如果您操作的集裝箱起重機(jī)連續(xù)提升和降低大型集裝箱，那么在電阻器中燃燒所有能量是浪費(fèi)。這里的解決方案是完全再生的驅(qū)動(dòng)器，它將能量反饋到電源中。直流驅(qū)動(dòng)器在這方面相當(dāng)擅長，但交流驅(qū)動(dòng)器需要取代輸入整流器，才能使逆變器功能齊全，如圖 2 所示。

我們已經(jīng)確定，電力可以通過逆變器雙向流動(dòng)，因此現(xiàn)在再生電力沿著直流鏈路流回，通過前面的逆變器，然后流回市電。像這樣的逆變器整流器還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即它可以在正常運(yùn)行下控制輸入諧波，這在如此高功率下可能非常重要。第二個(gè)逆變器、其控制電子設(shè)備和系統(tǒng)所需的相關(guān)電感器的額外成本在再生功率超過 200kW 左右的驅(qū)動(dòng)器中是合理的。它們也廣泛用于機(jī)車變頻驅(qū)動(dòng)器，因此減慢火車泵送動(dòng)力回饋到電源中的速度，而不是磨損制動(dòng)器。

在具有多個(gè)驅(qū)動(dòng)器的系統(tǒng)中回收制動(dòng)能量的另一個(gè)技巧是將驅(qū)動(dòng)器的直流鏈路連接在一起，這樣當(dāng)一個(gè)驅(qū)動(dòng)器再生時(shí)，它只需為另一個(gè)正在行駛的驅(qū)動(dòng)器供電。這需要一點(diǎn)小心;有一個(gè)應(yīng)用說明可以提供幫助。

審核編輯 黃宇