在通用變頻器,、異步電動機和機械負(fù)載所組成的變頻調(diào)速傳動系統(tǒng)中，當(dāng)電動機減速或者拖動位能負(fù)載下放時,，電動機的實際速度將高于旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度,。為了使電動機的實際速度與給定速度相符，就必須采取制動措施,。異步電動機的制動方法有再生發(fā)電制動,、直流制動和機械抱閘制動。而機械抱閘制動直觀,，這里不做介紹,，只介紹前面兩種電氣制動方法。為了便于介紹電氣制動的原理與方法，首先回顧一下,，異步電動機的運行原理,。

 

　　眾所周知，異步電動機的定子上裝有一套在空間上對稱分布的三相繞組ax,、by,、cz如圖1所示。當(dāng)給這三相繞組通以交流電時,， 則在定轉(zhuǎn)子氣隙中產(chǎn)生磁場,。此磁場在任何瞬間都是三相繞組各磁場的總和。通過右手定則對圖1中不同瞬間電流與磁場方向的關(guān)系可知,，合成磁場fσ的方向與電流為最大值那一相繞組的軸線方向一致,。因此隨著電流最大值依次由a相→b相→c相→a相等順序變化，合成磁場的方向也依次指向a相→b相→c相→a相等各相繞組的軸線方向,。這就是說,，這個合成磁場是一個"旋轉(zhuǎn)磁場".其旋轉(zhuǎn)速度n0（同步轉(zhuǎn)速）與交流電源頻率成正比，而與磁場極對數(shù)成反比,。

 

　　由于旋轉(zhuǎn)磁場的作用,，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁場磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電勢，這個感應(yīng)電勢使閉合的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體產(chǎn)生電流,，通電導(dǎo)體在磁場中又受到一個力的作用,，這個作用在導(dǎo)體上的力，將使異步電動機旋轉(zhuǎn),，其某一瞬間情況如圖2所示,。根據(jù)右手定則可知轉(zhuǎn)子閉合導(dǎo)體電流的方向。再根據(jù)左手定則可知轉(zhuǎn)子導(dǎo)體受力方向,。此作用力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩xtd將克服阻力矩mfz,使電機加速到電動力矩等于阻力矩為止,。

 

　　采用通用變頻器供電的異步電動機電氣制動有直流制動與再生發(fā)電制動（能耗制動）兩種。現(xiàn)就這兩種制動方法與制動原理分述如下,。

 

　　直流制動是使變頻器向異步電動機的定子任意兩相通以直流電，異步電動機便處于能耗制動狀態(tài),。這種情況下變頻器的輸出頻率為零,，異步電動機的定子磁場不再旋轉(zhuǎn)。直流制動主要用于準(zhǔn)確停車與防止起動前電動機由于外因引起的不規(guī)則自由旋轉(zhuǎn)（如風(fēng)機類負(fù)載）,。當(dāng)直流制動用于準(zhǔn)確停車時,，一般都應(yīng)先進(jìn)行再生發(fā)電制動，在電動機減速到較低時,，進(jìn)行直流制動,。這是因為高速時進(jìn)行直流制動，異步電動機轉(zhuǎn)子電流的頻率與幅值都很高，轉(zhuǎn)子鐵損很大,，導(dǎo)致電動機發(fā)熱嚴(yán)重,，但得到的制動轉(zhuǎn)矩卻并不太大，另一方面準(zhǔn)確停車也較難保證,，而采用先再生發(fā)電制動,，等降頻到fdb再進(jìn)行直流制動，只要合理調(diào)整fdb,、制動時間tdb,、制動直流電壓udb就可確保準(zhǔn)確停車。轉(zhuǎn)動著的轉(zhuǎn)子切割這個靜止磁場而產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩,，如圖3所示,。旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)存儲的動能轉(zhuǎn)換成電能消耗于異步電動機轉(zhuǎn)子回路中。

 

　　當(dāng)給定頻率降低時,，定子旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度降低或位能負(fù)載下放倒拉,。此時異步電動機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度將超過旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度，因此轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中的感應(yīng)電勢反向,，電流反向,，電動轉(zhuǎn)矩反向，如圖4,電動轉(zhuǎn)矩（與阻力矩同向）起制動作用,，使電動機減速,。此時的異步電動機相當(dāng)于一臺異步發(fā)電機，將旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)存儲的動能或重物下放的位能轉(zhuǎn)換成電能,。這部分電能如果不進(jìn)行處理,，將引起直流側(cè)過壓，而引起故障跳閘或損壞變頻器,，因此必須處理好這部分電能,。其處理方法一般有如下三種：

 

　　這種方法就是通過與直流回路濾波電容并聯(lián)的放電電阻，將這部分電能消耗掉,，因此也稱再生能耗制動,，如圖5所示，圖5中虛線框內(nèi)為制動單元（pw）,，它包括內(nèi)部制動電阻rb,制動用的晶體管vb等,，vb的通斷是通過檢測直流電壓大、小來控制,。實際上電阻中的電流是間歇的,，所以西門子公司資料稱"脈沖電阻"（pulsed resistor）。此單元實際上只起消耗電能防止直流側(cè)過電壓的作用,。它并不起制動作用,，但人們習(xí)慣稱此單元為制動單元。要提高制動的快速性，就要快速消耗掉這部分電能,。

　　這種方法就是通過與整流器反并聯(lián)的回饋單元,，將這部分電能回饋給電網(wǎng)如圖6所示，這種情況整流單元也必須采用晶閘管整流元件,，一般采用邏輯無環(huán)流工作方式,。回饋單元與電網(wǎng)之間應(yīng)串接一臺自耦變壓器,，此種制動方法雖然可以把旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)存儲的能量回饋給電網(wǎng),，但對供電電網(wǎng)的要求比較高； 一是電網(wǎng)電壓波動要小,，且必須可靠,； 二是電網(wǎng)短路容量要大，否則在回饋期間,，電源電壓偏低或電源被切斷,，有源逆變器就會迅速直通，引起換流失敗,，燒壞快速熔斷器及晶閘管元件,。因此，對電網(wǎng)電壓波動較大（如帶有電爐負(fù)載的電網(wǎng)）,，或采用接觸式供電（如行車,、機車車輛）的場合以采用動力制動為好，雖然浪費了一點電能,，但可靠性大大提高,。

 

　　所謂直流公共母線是用一臺整流器給多臺逆變器供電如圖7所示，它利用工作在電動狀態(tài)的電動機吸收工作在發(fā)電狀態(tài)電動機的電能,， 但當(dāng)發(fā)電狀態(tài)多于電動狀態(tài)時,， 吸收能力不足仍將引起直流過電壓。

　　

 

　　通用型變頻器在異步電動機的調(diào)速系統(tǒng)中已得到了越來越廣泛的應(yīng)用,。為了滿足生產(chǎn)機械快速制動與準(zhǔn)確停車等方面的要求,，必須對異步電動機進(jìn)行制動，而機械抱閘閘皮容易磨損,，維護(hù)工作量大,，而且浪費電能，因此一般是先進(jìn)行電氣制動,，最后才進(jìn)行機械抱閘以達(dá)到準(zhǔn)確停車的目的。因此本文以交流異步電動機的運行原理為基礎(chǔ),，著重介紹了采用變頻器供電的異步電動機的幾種方法與原理,，指出了各種制動方法的優(yōu)缺點及適應(yīng)場合，以供從事這方面工作的人員參考

 

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