变频器制动电阻的作用原理

在使用变频器的电气控制系统中，对于采用功率稍大一些的变频器作为拖动电动机运行的器件时，都采用了不同电阻值不同功率的制动电阻，那么您了解变频器制动电阻的作用原理吗？您清楚在怎样情况需要采用制动电阻、什么情况下不需要制动电阻吗？

制动电阻的作用原理

当运行中的电机接到停止运行的指令，进入减速阶段时，由于电机是由铜线绕制的一组一组线圈，构成了一组一组的电感线圈，根据电感元件的特性可知，在给电感加上电后然后断开给电感供电的电源，在断开给电感供电的一瞬间，电感两端就会产生一个很高的电动势（也就是较高的一个电压）。因此运行中的电机接到停止运行的指令，进入减速阶段时电动机的接线端子就会瞬间产生一个很高的电压，这个电压直接加到变频器中IGBT逆变桥及整流桥正负极性的两端，就有可能把整流桥或IGBT损坏。

为了避免正在运行的电动机接到停止指令后瞬间发出的高电压导致变频器中IGBT逆变桥及整流桥损坏的情况出现，设计人员设计出了变频器制动电阻电路。变频器制动电阻电路的作用原理是这样的：

当电动机发出高电压加到整流桥或IGBT逆变桥时，直流侧电压开始升高，当电压升高到一定阈值后，控制制动电阻是否接入的一个IGBT就会从截止状态进入到导通状态，接通变频器制动电阻放电电路，将电动机发出的高电压通过变频器制动电阻电路泄放掉，从而保护整流桥或IGBT逆变桥不被损坏。当把电动机发出的高电压通过制动电阻以热能的形式消耗掉后，这时加到整流桥或IGBT逆变桥直流侧电压开始降低，当降低到一定阈值后，控制制动电阻是否接入的一个IGBT就会从导通状态进入到截止状态，制动电阻不再工作。

什么情况下变频器需要外接制动电阻。

一般情况下，由于各厂家的设计理念不同，直流侧的电容在设计上可能存在差异。当变频器中所使用的滤波电容电容量足够大，在工作时，能够吸收较多的能量，使用工况不是十分严苛时，就不需要接制动电阻。

如果电动机所拖动的负载不是很重，对电动机的停止运行也没有什么快速停止运行的要求时，可以不用外接制动电阻。这种场合是不需要使用制动电阻的，即使你装了制动电阻，制动单元的工作阀值电压没有被触发，制动电阻也不会投入工作。

有些设备在停止运行时需要快速让电动机从高速运转状态转入停止运转状态就需要外接制动电阻。对于有些设备需要电动机瞬间加速时也需要外接制动电阻的。

有些设备的电动机所拖动的负荷比较重，对于电动机的启动时间要求非常快时，就需要外接制动电阻。之前广州科誉的工程师曾试过用变频器带动登机桥的行走电机，要求把变频器的加速时间设计成0.1秒，这时候满负荷启动，虽然负荷并不是非常重，但是因为加速时间太短了，这时候母线电压波动非常厉害，致使登机桥一启动就出现过压或者过流的情况，后来增加了外置的制动单元和制动电阻，变频器就能正常工作了。

对于需要使用矢量控制的场合，也需要外接制动电阻。例如电梯设备，电梯的曳引电动机经常工作在正转运行和反转运行两种交互状态，每次运行完进入停止状态时，曳引电动机都会工作在短时的发电机状态，源源不断的电流会反充到母线电容中，通过制动电阻，就可以及时消耗掉这些能量，保持母线电压平衡稳定、避免整流桥或IGBT逆变桥损坏的情况下出现了。

审核编辑：黄飞