直流制動的要素

(1)直流制動電壓值:與制動轉矩成正比關系。拖動系統慣性越大，電壓值越大。一般控制在直流電壓在15～20%左右，變頻器額定輸出電壓約為60～80V，這些可人為選擇。

(2)直流制動時間，即是向定子繞組通入直流電流的時間，它應比實際需要的停機時間略長一些，亦可人為選擇。

(3)直流制動起始頻率，當變頻器的工作頻率下降到多大時開始由能耗制動轉為直流制動，這與負載對制動時間的要求有關，若并無嚴格要求情況下，制動起始頻率盡可能設定得小一些。由以上可以看出，制動全過程中可把高速段采用能耗制動，低速段采用直流制動，二者配合使用，這樣既能快速制動，又可準確停車。

制動原理當電動機工作在電動狀態時，整流控制單元產生高頻脈沖控制整流側的IGBT的開通和關斷。IGBT的開通和關斷與輸入電抗器共同作用產生了與輸入電壓相位一致的正弦電流波形，這樣就消除了二極管整流橋產生的高次諧波。此時能量從電網經由整流回路和逆變回路流向電機。當電動機工作在發電狀態的時候，電機產生的能量通過逆變側的二極管回饋到直流母線，當直流母線電壓超過一定的值，整流側能量回饋控制部分啟動，將直流逆變成交流，通過控制逆變電壓相位和幅值將能量回饋到電網，達到節能的效果。此時能量由電機通過逆變側、整流側流向電網。

再生制動產生的影響及對策由于變頻器整流以及逆變電路中使用了半導體開關元器件，在輸入輸出電壓和電流中存在高次諧波成分，尤其是反饋過程中，把高次諧波反饋到供電線路，給電網帶來不同程度的影響，引起電網電源波形畸變。為了消除對電網的影響，可以采取以下措施:

(1)插入電抗器。在變頻器的整流側插入直流電抗器或在輸入端插入交流電抗器(如圖2)，這樣可以減少脈沖狀的電流波形的峰值，改善電流波形。

(2)插入濾波器。濾波器分為LC濾波器和有源濾波器兩種。LC濾波器是被動濾波器，由電抗和電容組成對高次諧波的共振電路，從而達到吸收高次諧波的目的。有源濾波器的工作原理是通過對電流中的高次諧波成分進行檢測，并根據檢測結果輸入與高次諧波成分具有相反電位的電流，以此減少高次諧波。

變頻器電氣制動在煤礦生產中的應用

煤礦井下膠帶運輸機以及絞車調速系統部分改為變頻調速系統，電氣制動方式主要為兩種:(1)回饋再生制動;

(2)直流制動與能耗制動結合使用。回饋再生制動主要應用在絞車運輸及下運膠帶機上。以下運膠帶機為例:下運膠帶在停止過程中，由于慣性以及在膠帶運行方向的分力，膠帶機不僅不能停止，而且出現加速運轉，此時系統處于失控狀態。當采用四象限變頻器時，四象限變頻器隨時監測負力的產生，將負力回饋電網，同時可以實現系統遠行中正力到負力及負力到正力過程的平穩控制。直流與能耗制動的結合使用主要用在搭接膠帶機上。當前一條膠帶機比后一條膠帶機停機早時，容易出現積煤埋機尾滾筒事故，所以采用電氣制動來改善這種現象。但是，由于直流制動適用于電機功率比較小的地點，井下膠帶機電機功率比較大，若純粹采用直流制動，一是制動時間比正常停機時間還長，二是強行制動變頻器直流母線出現過壓現象。所以采用直流與能耗制動相結合，效果良好，大大縮減了停機時間。

變頻器電氣制動的新思路

最近，看到一些報道出現了一種新型制動方式:電容反饋制動。該制動方式在整流部分采用普通的不可控整流橋進行整流，濾波回路采用通用的電解電容，延時回路采用接觸器或可控硅。充電、反饋回路由功率模塊IGBT、充電、反饋電抗器L及大電解電容C(容量約零點幾法，可根據變頻器所在的工況系統決定)組成。逆變部分由功率模塊IGBT組成。保護回路由IG-BT、功率電阻組成。電動機發電運行狀態CPU對輸入的交流電壓和直流回路電壓實時監控，以決定是否發出充電信號，一旦直流回路電壓比輸入交流電壓所對應的直流電壓值高到一定值時，對電解電容C充電。此時的電抗器L與電解電容C分壓，從而確保電解電容C工作在安全范圍內。當電解電容C上的電壓快到危險值，而系統仍處于發電狀態，電能不斷通過逆變部分回送到直流回路中時，安全回路發揮作用，實現能耗制動(電阻制動)，一般這種情況是不會出現的。電動機電動運行狀態當CPU發現系統不再充電時，電容器將向直流回路反饋能量。CPU通過對電解電容C上的電壓和直流回路的電壓的檢測來控制反饋電流，確保直流回路電壓不超高。

作者：張生剛      單位：兗礦集團安全監察局