西门子6SE70变频器/制动单元

变频器型能耗制动单元，又名“能耗制动单元”，用于变频调速系统中，与合适的制动电阻匹配后，将电机在减速过程中所产生的再生电能以热能的形式消耗到电阻上，进而达到系统所必须的、良好的快速制动效果。在变频调速系统中，降速的基本方法就是通过逐步降低给定频率来实现。

产生背景　

当变频调速系统的惯性较大，电机的转速的下降将跟不上电机同步转速的下降，即电机的实际速度比其同步速度高，此时电机转子绕组切割旋转磁场磁力线的方向和电机恒速运行时正好相反，转子绕组的感应电动势和电流的方向也都相反，所产生的电磁转矩也就和电机旋转方向相反，电动机将出现负转矩，此时的电动机实际为发电机，系统处于再生制动状态，将拖动系统的动能回馈到变频器直流母线上，使直流母线电压不断上升，甚至达到危险的地步（变频器损坏等）。

主要功能

变频器型制动能耗制动单元的主要功能，就是能快速的把变频调速系统紧急制动过程中所产生的再生电能消耗掉（能量由制动电阻转换成热能散发）。

变频器型能耗制动单元有效的弥补了普通变频器的制动速度慢、制动转矩小（≤20%额定转矩）的缺点，对于一些需快速制动但频度较低的场合非常适用。

特点适用

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产品特点

1、有*短路保护，不会因为电阻短路损坏变频器特珠设计；

2、使用普通电阻，不必选择无感电阻；

3、全电压自动跟踪，用户不必调整电压设定；

4、全频范围噪声过滤，不会干扰其他设备；

适用场合

变频器型能耗制动单元与丹佛斯变频器、施耐德变频器、艾默生变频器、日立变频器等变频器及康沃变频器、惠丰变频器、富凌变频器等国产变频器配套，应用于数控机床、造纸机械、电梯、离心机、起重机、矿用提升机等设备上。

在变频调速系统中，降速的基本方法就是通过逐步降低给定频率来实现。当拖动系统的惯性较大，电机的转速的下降将跟不上电

变频器型能耗制动单元

机同步转速的下降，即电机的实际速度比其同步速度高，此时电机转子绕组切割旋转磁场磁力线的方向和电机恒速运行时正好相反，转子绕组的感应电动势和电流的方向也都相反，所产生的电磁转矩也就和电机旋转方向相反，电动机将出现负转矩，此时的电动机实际为发电机，系统处于再生制动状态，将拖动系统的动能回馈到变频器直流母线上，使直流母线电压不断上升，甚至达到危险的地步（变频器损坏等）。

主要功能

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在某些应用场合，需要快速降速，根据异步电动机原理可知，若滑差越大转矩也越大，同理制动转矩将随着降速速率的加大而增大，使系统降速时间大大缩短，能量回馈大大加快，直流母线电压快速上升，因此必须将该回馈能量迅速消耗掉，保持直流母线电压在某一安全范围以下。制动单元系统的主要功能就是能快速将该能量消耗掉（能量由制动电阻转换成热能散发）。它有效的弥补了普通变频器的制动速度慢、制动转矩小（≤20%额定转矩）的缺点，对于一些需快速制动但频度较低的场合非常适用。

动作过程

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3.1、当电动机在外力的作用下减速时，电机以发电状态运行，产生再生能量。其产生的三相交流电动势被变频器逆变部分的六个

变频器型能量回馈单元

续流二极管组成的三相全控桥整流，使变频器内直流母线电压持续升高。

3.2、当直流电压达到某一电压（制动单元的开启电压）时，制动单元功率开关管开通，电流流过制动电阻。

3.3、制动电阻释放热量，吸收再生能量，电机转速下降，变频器直流母线电压降低。

3.4、当直流母线电压降到某一电压（制动单元停止电压）时，制动单元的功率管关断。此时没有制动电流流过电阻，制动电阻在自然散热，降低自身温度。

3.5、当直流母线的电压重新升高使制动单元动作时，制动单元将重复以上过程，平衡母线电压，使系统正常运行。

优点

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由于制动单元的工况属于短时工作，即每次的通电时间很短，在通电时间内，其温升远远达不到稳定温升；而每次通电后的间歇时间则较长，在间歇时间内，其温度足以降到与环境温度相同，因此制动电阻的额定功率将大大降低，价格也随之下降；另外由于IGBT只有一个，制动时间为ms级，对功率管开通与关断的暂态性能指标要求低，甚至要求关断时间尽量短，以减少关断脉冲电压，保护功率管；控制机理也相对简单，实现较为容易。

由于有以上优点，因此它广泛应用于起重机等势能负载及需快速制动但为短时工作制的场合。

制动电阻

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电动机在工作频率下降过程中，将处于再生制动状态，拖动系统的动能要反馈到直流电路中，使直流电压UD不断上升，甚至可能达到危险的地步。因此，必须将再生到直流电路的能量消耗掉，使UD保持在允许范围内。制动电阻就是用来消耗这部分能量的。

每个变频器都有制动单元(小功率是制动电阻,大功率是大功率晶体管GTR及其驱动电路),小功率的是内置的，大功率的是外置的。

一、制动单元的工作原理　　制动单元由大功率晶体管GTR及其驱动电路构成。其功能是为放电电流环节电容器在规定的电压范围内储存不了或者内接的制动电阻来不及消耗掉而使直流部分“过压”时，需要加外接制动组件，以加快消耗再生电能的速度。

在某些应用场合，需要快速降速，根据异步电动机原理可知，若滑差越大转矩也越大，同理制动转矩将随着降速速率的加大而增大，使系统降速时间大大缩短，能量回馈大大加快，直流母线电压快速上升，因此必须将该回馈能量迅速消耗掉，保持直流母线电压在某一安全范围以下。制动单元系统的主要功能就是能快速将该能量消耗掉（能量由制动电阻转换成热能散发）。它有效的弥补了普通变频器的制动速度慢、制动转矩小（≤20％额定转矩）的缺点，对于一些需快速制动但频度较低的场合非常适用。

由于制动单元的工况属于短时工作，即每次的通电时间很短，在通电时间内，其温升远远达不到稳定温升；而每次通电后的间歇时间则较长，在间歇时间内，其温度足以降到与环境温度相同，因此制动电阻的额定功率将大大降低，价格也随之下降；另外由于IGBT只有一个，制动时间为ms级，对功率管开通与关断的暂态性能指标要求低，甚至要求关断时间尽量短，以减少关断脉冲电压，保护功率管；控制机理也相对简单，实现较为容易。由于有以上优点，因此它广泛应用于起重机等势能负载及需快速制动但为短时工作制的场合。

二、制动单元的作用 1、当电动机在外力的作用下减速时，电机以发电状态运行，产生再生能量。其产生的三相交流电动势被变频器逆变部分的六个变频器型能量回馈单元续流二极管组成的三相全控桥整流，使变频器内直流母线电压持续升高。

2、当直流电压达到某一电压（制动单元的开启电压）时，制动单元功率开关管开通，电流流过制动电阻。

3、制动电阻释放热量，吸收再生能量，电机转速下降，变频器直流母线电压降低。

4、当直流母线电压降到某一电压（制动单元停止电压）时，制动单元的功率管关断。此时没有制动电流流过电阻，制动电阻在自然散热，降低自身温度。

5、当直流母线的电压重新升高使制动单元动作时，制动单元将重复以上过程，平衡母线电压，使系统正常运行。

　如上图所示。图中DR是制动电阻，V是制动单元。制动单元是一个控制开关，当直流电路的电压UD增高到一定限值时，开关接通，将制动电阻并联到电容器C两端，泄放电容器上存储的过多电荷。其控制原理如下图虚线框内电路所示。电压比较器的反向输入端接一个稳定的基准电压。而正向输入端则通过电阻R1和R2对直流电路电压UD取样，当UD数值超过一定限值时。正向端电压超过反向端，电压比较器的输出端为高。经驱动电路使IGBT管导通，制动电阻开始放电。当UD电压数值在正常范围时，IGBT管截止，制动电阻退出工作。 
　　IGBT管是一种新型半导体元件，它兼有场效应管输入阻抗高、驱动电流小和双极性晶体管增益高、工作电流大和工作电压高的优点。在变频器中被普遍使用，除了制动电路外，其逆变电路中的开关管也几乎清一色地选用IGBT管。 
　　上图中的电阻R是限流电阻，可以限制开机瞬间电容器C较大的充电涌流。适当延时后，交流接触器KM触点接通。将电阻R短路。有的变频器在这里使用一只晶闸管，作用与此类似。 
 

西门子6SE70变频器/制动单元

变频器型能耗制动单元，又名“能耗制动单元”，用于变频调速系统中，与合适的制动电阻匹配后，将电机在减速过程中所产生的再生电能以热能的形式消耗到电阻上，进而达到系统所必须的、良好的快速制动效果。在变频调速系统中，降速的基本方法就是通过逐步降低给定频率来实现。