在工业机械领域，变频器在控制电机转速和效率方面发挥着至关重要的作用。然而，在处理如矿山电梯或高速升降机等高惯性负载时，电机可能会从“电动”状态过渡到“动态”状态，暂时变为发电机。这一现象导致再生能量回流到系统中，可能引起电压尖峰，并可能损坏变频器的组件。为了缓解这些问题，通常会在系统中集成制动单元和制动电阻。本文将深入探讨制动单元的工作原理、电路图以及故障排除技巧。
制动单元的作用
当电机减速、制动或降低重载时，机械系统的势能可能导致电机的实际转速超过变频器设定的转速。这会在电机绕组中产生容性电流，进而产生激磁电动力，使电机自激并发电。这种电能随后会回馈到电网中。然而，这种再生能量会导致变频器直流电路中的电压急剧上升，可能损坏储能电容器和逆变器模块。
为避免这种情况，会使用制动单元和制动电阻。制动单元本质上是一个电子开关（IGBT模块），当被激活时，它会将制动电阻连接到直流电路中。这样可以迅速将电机的再生能量以热能的形式耗散，使直流电路电压保持在安全范围内。
电路分析
制动单元的控制电路通常包括一个直流电压检测电路，当直流电路电压超过某个阈值（例如660V）时，会触发电子开关。一旦电压降至较低阈值（例如620V）以下，开关就会关闭。
在更先进的系统中，通过脉冲制动来优化制动单元的性能。在这里，电压/频率或电压/脉冲宽度转换电路控制IGBT模块的开关状态。当直流电路电压较高时，制动单元以更高的频率或更长的导通周期运行，反之亦然。
CDBR-4030C制动单元
CDBR-4030C制动单元虽然在结构和性能上不是最优化的，但在实际应用中仍然有效。它使用双管IGBT模块，但只利用其中一个管，因此效率有所降低。其保护电路结合了电子和机械跳闸电路，当模块过热时，QF0空气断路器会被修改为跳闸状态。
常见故障与修复
制动单元的故障通常发生在控制电源电路中，如降压电阻开路或电压调节器故障。此外，湿气可能会降低变频器直流电路的绝缘性能，导致高压放电和电路板损坏。
制动单元的控制电路通常包括LM393运算放大器、CD4081BE四输入与门和7555（NE555）定时器电路。故障排除涉及检查这些组件及其连接。
该电路的一个独特特征是滞回电压比较器，它通过提供一定的滞回电压来防止输出频繁波动。如果制动单元无法正确运行，可能是由于此比较器或电压比较器连接出现问题。
保护措施
电路还包括保护措施，以防止IGBT模块损坏。例如，如果模块温度升至75°C，温度继电器会触发跳闸，切断制动单元的电源。此外，电路设计确保如果制动电阻保持连接或IGBT模块故障，系统将关闭以防止进一步损坏。
结论
了解制动单元的工作原理及其电路图对于有效的故障排除和修复至关重要。通过分析控制原理和常见故障，技术人员可以快速诊断和解决问题，确保变频器在工业应用中的顺畅运行。通过适当的维护和修复，制动单元可以提供可靠的过电压和再生能量保护，延长变频器及其组件的使用寿命。
