變頻器制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻的計(jì)算
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變頻器制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻的計(jì)算
變頻器制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻的計(jì)算
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變頻器制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻的計(jì)算——張 峰
變頻器制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻的計(jì)算
湛江港中海集裝箱碼頭有限公司 張 峰
摘 要：著重對(duì)變頻器驅(qū)動(dòng)三相交流電動(dòng)機(jī)帶大位能負(fù)載下放時(shí)，變頻器電氣制動(dòng)動(dòng)態(tài)過程進(jìn)行分析，依據(jù)
制動(dòng)轉(zhuǎn)矩和制動(dòng)過程時(shí)間的要求，合理計(jì)算制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻，并對(duì)輪胎式集裝箱門式起重機(jī)(RTG)的起升變
頻器制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻進(jìn)行校驗(yàn)，以獲得理想的快速制動(dòng)特性。
關(guān)鍵詞：變頻器；電氣制動(dòng)；制動(dòng)單元和電阻的計(jì)算；起重機(jī)
Abstract：This paper：mainly analyses thedynamic brakingprocess of inverterdriVen induction motor，which holds
the18rge inertia loadsfor decelera“ng． According8s aseries way ofdynamjc brakingcalculation，calculates some value of
DB resi8torandbraking unit． These general wayof dynamicbrakingcalculationcanbeused theinverterofRTGhoistmotor
fbrbraking applica“ons to bring large inertia loads to a quick stop． In practice obtainsthe bettereffect．
KeywOrd： inverter；dyn8mic braking；brakingunit and DB resistor calculation；crane
變頻器已廣泛應(yīng)用在三相交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制 會(huì)使直流母線電壓過高，變頻器發(fā)出過壓故障(OV)
中，制動(dòng)單元和能耗電阻作為其附屬設(shè)備起相當(dāng)重 報(bào)警‘2|。
要的作用，特別是針對(duì)大位能負(fù)載(如起重機(jī)、升降 制動(dòng)單元的作用是電平檢測(cè)和斬波，其結(jié)構(gòu)見
機(jī))下放時(shí)的平穩(wěn)、快速制動(dòng)要求，合理地選擇、計(jì) 圖2。當(dāng)檢測(cè)到的電壓高于設(shè)定值時(shí)，打開制動(dòng)電
算制動(dòng)單元容量和制動(dòng)電阻值尤為關(guān)鍵。 阻回路，讓電阻消耗部分電能，釋放的電功率取決于
制動(dòng)單元的容量和電阻值。
1 變頻器電氣制動(dòng)過程分析
以Yaskawa VS616一G5系列變頻器為例進(jìn)行分
析，見圖l。
圖2利動(dòng)單兀的結(jié)構(gòu)
變頻器內(nèi)部減速時(shí)間設(shè)定值(C1—02參
鬈霎篇震篡淼鬻囂萎萎
數(shù))…，即最高速減至零速的時(shí)間，是衡量制動(dòng)過程
圖-一…意圖
變頻器在帶大位能負(fù)載高速下放時(shí)，從高速減 制動(dòng)單元容量大，能耗電阻值小。
至零速。從機(jī)械特性上分析，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生與轉(zhuǎn)速方
2 制動(dòng)單元和電阻的計(jì)算方法
向相反的大于負(fù)載的制動(dòng)轉(zhuǎn)距，以保證負(fù)載在下降
過程中減速，電動(dòng)機(jī)工作在第1V象限…；從能量角 以下為Yaskawa變頻器附帶制動(dòng)單元和電阻的
度分析，電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，大量機(jī)械動(dòng)能和重力 計(jì)算方法…。
位能轉(zhuǎn)化為電能，除部分消耗在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部銅損和 1)計(jì)算最大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩肘?！?br/>鐵損外，大部分電能經(jīng)逆變器反饋至直流母線，使 ．，．．(n．一凡，)
直流母線電壓升高。普通變頻器沒有向電網(wǎng)逆變的 朋‰x 2—百1瓦■一一朋-刊， (1’
功能，往往需要靠制動(dòng)單元控制，將過量的電能消耗 式中：n。為開始減速時(shí)的轉(zhuǎn)速；n：為減速結(jié)束時(shí)的
在制動(dòng)電阻上。如果電能在短時(shí)間內(nèi)不能釋放，就 轉(zhuǎn)速；．，。為折算到轉(zhuǎn)子軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；Mh。為負(fù)
萬方數(shù)據(jù)港口裝卸2004年第3期(總第155期)
載轉(zhuǎn)矩(電動(dòng)狀態(tài)為正，發(fā)電狀態(tài)為負(fù))；t。為預(yù)計(jì) 增加制動(dòng)單元至6組后，減速時(shí)間也只能整定在
減速時(shí)間。 8 s，仍不能實(shí)現(xiàn)快速制動(dòng)，并且由于減速時(shí)間過長(zhǎng)，
2)計(jì)算最大制動(dòng)功率P?！?沒有充足的電氣制動(dòng)，完全靠機(jī)械制動(dòng)器制動(dòng)，加速
‰=塾‰型， 剎車皮磨損，制動(dòng)輪發(fā)熱也相當(dāng)嚴(yán)重。
(2)
按上述方法進(jìn)行校驗(yàn)：電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩M舶。=
3)計(jì)算電氣制動(dòng)功率P。。 581 Nm，最大轉(zhuǎn)矩為2．5 MrMo。，傳動(dòng)比f_69．2，折
P。l=叩G。。，PB。。。一矗P，M。， (3) 算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量乩=20 kgm2，負(fù)載轉(zhuǎn)矩
式中：P。。為回饋到直流母線的電功率；田。。。，為機(jī)械效 ^，l?！?539 Nm，nJ=1015 I．／min(35 Hz)，n2=0，
，玎。。。。==：掣—-肘，。。。
率；P舳。為電動(dòng)機(jī)額定功率；|j}為電動(dòng)機(jī)內(nèi)部損耗預(yù) 預(yù)計(jì)減速時(shí)間￡。=3 s，則
估系數(shù)，表1為其經(jīng)驗(yàn)值。
表1七的經(jīng)驗(yàn)值
電機(jī)功率／kw 系數(shù)^ 一蘭Q蘭!!Q!至=Q2
— +539
9．55×3
1．5以下 O．25
2．2～4 O．20 =1 247(Nm)=2．1 MrMo。，
5．5一11 0．15
15～45 0．08
45以上 0．05 ：墮寰縣坐：132( 一、kw)， ～
9 550
機(jī)械損耗可忽略，即認(rèn)為機(jī)械效率叼。…等于1，
P。l=叩G。。，PB…一七P，M
使電氣制動(dòng)功率留有裕量。 ol
=1×132—0．05×90：128(kW)，
4)計(jì)算制動(dòng)電阻值尺。
吣甓=籌_3．4(n)。
，，2
月?！苕?， (4)
』el 6個(gè)制動(dòng)單元并聯(lián)，每個(gè)單元要求的電阻值為
式中：u。為直流母線電壓基準(zhǔn)值，由變頻器內(nèi)部參
3．4×6=20．4 n。
數(shù)E1一Ol確定。對(duì)應(yīng)的電壓值見表2。所選擇的
實(shí)際選擇每單元帶16 Q、22 kW的制動(dòng)電阻，
電阻值不應(yīng)高于計(jì)算值。同時(shí)，制動(dòng)單元設(shè)定(跳
變頻器減速時(shí)間調(diào)至3 s，整個(gè)制動(dòng)過程快速平穩(wěn)，
線)值也保持與變頻器設(shè)定值一致。
制動(dòng)器幾乎在零速時(shí)抱閘，沒有剎車沖擊。
表2【，B值
4 結(jié)語
針對(duì)大位能負(fù)載下放制動(dòng)過程，特別是在要求
減速時(shí)間短、快速制動(dòng)的場(chǎng)合，按照使用說明書推薦
的值不一定能獲得理想的效果。實(shí)踐證明，按上述
計(jì)算方法對(duì)制動(dòng)單元和電阻進(jìn)行校驗(yàn)十分必要，效
3 應(yīng)用實(shí)例
果很好。
湛江港中海集裝箱公司1臺(tái)改造的RTG，起升
參考文獻(xiàn)
機(jī)構(gòu)采用Yaskawa VS616一G5A4110變頻器控制，
電機(jī)為YzP280M一4，功率為90 kw，額定起重量為 1吳忠智，吳加林．變頻器應(yīng)用手冊(cè)，第2版．北京：機(jī)械
30．5 t，起升速度為空載23 m／min(70 Hz)、重載12 工業(yè)出版社，2002
m／min(35 Hz)。為保證其有較好的控制特性，且低 2 日本株式會(huì)社．安川電機(jī)VARlsPEED一616e5使用說明
書，1998
速時(shí)有大的輸出轉(zhuǎn)矩，采用速度反饋。
3 Yaskaw8． Dynamic Braking Calculation．200l
起初采用3組CDBR一4045制動(dòng)單元并聯(lián)，每
單元帶32 Q、16 kw，運(yùn)行在重載下放時(shí)變頻器頻 張峰：524027，廣東省湛江市友誼路l號(hào)
頻報(bào)OV故障，檢出的瞬時(shí)回饋功率超過120 kW。 收稿日期：2004一04一14
22
萬方數(shù)據(jù)變頻器制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻的計(jì)算
作者： 張峰
變頻器制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻的計(jì)算
湛江港中海集裝箱碼頭有限公司 張 峰
摘 要：著重對(duì)變頻器驅(qū)動(dòng)三相交流電動(dòng)機(jī)帶大位能負(fù)載下放時(shí)，變頻器電氣制動(dòng)動(dòng)態(tài)過程進(jìn)行分析，依據(jù)
制動(dòng)轉(zhuǎn)矩和制動(dòng)過程時(shí)間的要求，合理計(jì)算制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻，并對(duì)輪胎式集裝箱門式起重機(jī)(RTG)的起升變
頻器制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻進(jìn)行校驗(yàn)，以獲得理想的快速制動(dòng)特性。
關(guān)鍵詞：變頻器；電氣制動(dòng)；制動(dòng)單元和電阻的計(jì)算；起重機(jī)
Abstract：This paper：mainly analyses thedynamic brakingprocess of inverterdriVen induction motor，which holds
the18rge inertia loadsfor decelera“ng． According8s aseries way ofdynamjc brakingcalculation，calculates some value of
DB resi8torandbraking unit． These general wayof dynamicbrakingcalculationcanbeused theinverterofRTGhoistmotor
fbrbraking applica“ons to bring large inertia loads to a quick stop． In practice obtainsthe bettereffect．
KeywOrd： inverter；dyn8mic braking；brakingunit and DB resistor calculation；crane
變頻器已廣泛應(yīng)用在三相交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制 會(huì)使直流母線電壓過高，變頻器發(fā)出過壓故障(OV)
中，制動(dòng)單元和能耗電阻作為其附屬設(shè)備起相當(dāng)重 報(bào)警‘2|。
要的作用，特別是針對(duì)大位能負(fù)載(如起重機(jī)、升降 制動(dòng)單元的作用是電平檢測(cè)和斬波，其結(jié)構(gòu)見
機(jī))下放時(shí)的平穩(wěn)、快速制動(dòng)要求，合理地選擇、計(jì) 圖2。當(dāng)檢測(cè)到的電壓高于設(shè)定值時(shí)，打開制動(dòng)電
算制動(dòng)單元容量和制動(dòng)電阻值尤為關(guān)鍵。 阻回路，讓電阻消耗部分電能，釋放的電功率取決于
制動(dòng)單元的容量和電阻值。
1 變頻器電氣制動(dòng)過程分析
以Yaskawa VS616一G5系列變頻器為例進(jìn)行分
析，見圖l。
圖2利動(dòng)單兀的結(jié)構(gòu)
變頻器內(nèi)部減速時(shí)間設(shè)定值(C1—02參
鬈霎篇震篡淼鬻囂萎萎
數(shù))…，即最高速減至零速的時(shí)間，是衡量制動(dòng)過程
圖-一…意圖
變頻器在帶大位能負(fù)載高速下放時(shí)，從高速減 制動(dòng)單元容量大，能耗電阻值小。
至零速。從機(jī)械特性上分析，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生與轉(zhuǎn)速方
2 制動(dòng)單元和電阻的計(jì)算方法
向相反的大于負(fù)載的制動(dòng)轉(zhuǎn)距，以保證負(fù)載在下降
過程中減速，電動(dòng)機(jī)工作在第1V象限…；從能量角 以下為Yaskawa變頻器附帶制動(dòng)單元和電阻的
度分析，電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，大量機(jī)械動(dòng)能和重力 計(jì)算方法…。
位能轉(zhuǎn)化為電能，除部分消耗在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部銅損和 1)計(jì)算最大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩肘?！?br/>鐵損外，大部分電能經(jīng)逆變器反饋至直流母線，使 ．，．．(n．一凡，)
直流母線電壓升高。普通變頻器沒有向電網(wǎng)逆變的 朋‰x 2—百1瓦■一一朋-刊， (1’
功能，往往需要靠制動(dòng)單元控制，將過量的電能消耗 式中：n。為開始減速時(shí)的轉(zhuǎn)速；n：為減速結(jié)束時(shí)的
在制動(dòng)電阻上。如果電能在短時(shí)間內(nèi)不能釋放，就 轉(zhuǎn)速；．，。為折算到轉(zhuǎn)子軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；Mh。為負(fù)
萬方數(shù)據(jù)港口裝卸2004年第3期(總第155期)
載轉(zhuǎn)矩(電動(dòng)狀態(tài)為正，發(fā)電狀態(tài)為負(fù))；t。為預(yù)計(jì) 增加制動(dòng)單元至6組后，減速時(shí)間也只能整定在
減速時(shí)間。 8 s，仍不能實(shí)現(xiàn)快速制動(dòng)，并且由于減速時(shí)間過長(zhǎng)，
2)計(jì)算最大制動(dòng)功率P?！?沒有充足的電氣制動(dòng)，完全靠機(jī)械制動(dòng)器制動(dòng)，加速
‰=塾‰型， 剎車皮磨損，制動(dòng)輪發(fā)熱也相當(dāng)嚴(yán)重。
(2)
按上述方法進(jìn)行校驗(yàn)：電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩M舶。=
3)計(jì)算電氣制動(dòng)功率P。。 581 Nm，最大轉(zhuǎn)矩為2．5 MrMo。，傳動(dòng)比f_69．2，折
P。l=叩G。。，PB。。。一矗P，M。， (3) 算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量乩=20 kgm2，負(fù)載轉(zhuǎn)矩
式中：P。。為回饋到直流母線的電功率；田。。。，為機(jī)械效 ^，l?！?539 Nm，nJ=1015 I．／min(35 Hz)，n2=0，
，玎。。。。==：掣—-肘，。。。
率；P舳。為電動(dòng)機(jī)額定功率；|j}為電動(dòng)機(jī)內(nèi)部損耗預(yù) 預(yù)計(jì)減速時(shí)間￡。=3 s，則
估系數(shù)，表1為其經(jīng)驗(yàn)值。
表1七的經(jīng)驗(yàn)值
電機(jī)功率／kw 系數(shù)^ 一蘭Q蘭!!Q!至=Q2
— +539
9．55×3
1．5以下 O．25
2．2～4 O．20 =1 247(Nm)=2．1 MrMo。，
5．5一11 0．15
15～45 0．08
45以上 0．05 ：墮寰縣坐：132( 一、kw)， ～
9 550
機(jī)械損耗可忽略，即認(rèn)為機(jī)械效率叼。…等于1，
P。l=叩G。。，PB…一七P，M
使電氣制動(dòng)功率留有裕量。 ol
=1×132—0．05×90：128(kW)，
4)計(jì)算制動(dòng)電阻值尺。
吣甓=籌_3．4(n)。
，，2
月?！苕?， (4)
』el 6個(gè)制動(dòng)單元并聯(lián)，每個(gè)單元要求的電阻值為
式中：u。為直流母線電壓基準(zhǔn)值，由變頻器內(nèi)部參
3．4×6=20．4 n。
數(shù)E1一Ol確定。對(duì)應(yīng)的電壓值見表2。所選擇的
實(shí)際選擇每單元帶16 Q、22 kW的制動(dòng)電阻，
電阻值不應(yīng)高于計(jì)算值。同時(shí)，制動(dòng)單元設(shè)定(跳
變頻器減速時(shí)間調(diào)至3 s，整個(gè)制動(dòng)過程快速平穩(wěn)，
線)值也保持與變頻器設(shè)定值一致。
制動(dòng)器幾乎在零速時(shí)抱閘，沒有剎車沖擊。
表2【，B值
4 結(jié)語
針對(duì)大位能負(fù)載下放制動(dòng)過程，特別是在要求
減速時(shí)間短、快速制動(dòng)的場(chǎng)合，按照使用說明書推薦
的值不一定能獲得理想的效果。實(shí)踐證明，按上述
計(jì)算方法對(duì)制動(dòng)單元和電阻進(jìn)行校驗(yàn)十分必要，效
3 應(yīng)用實(shí)例
果很好。
湛江港中海集裝箱公司1臺(tái)改造的RTG，起升
參考文獻(xiàn)
機(jī)構(gòu)采用Yaskawa VS616一G5A4110變頻器控制，
電機(jī)為YzP280M一4，功率為90 kw，額定起重量為 1吳忠智，吳加林．變頻器應(yīng)用手冊(cè)，第2版．北京：機(jī)械
30．5 t，起升速度為空載23 m／min(70 Hz)、重載12 工業(yè)出版社，2002
m／min(35 Hz)。為保證其有較好的控制特性，且低 2 日本株式會(huì)社．安川電機(jī)VARlsPEED一616e5使用說明
書，1998
速時(shí)有大的輸出轉(zhuǎn)矩，采用速度反饋。
3 Yaskaw8． Dynamic Braking Calculation．200l
起初采用3組CDBR一4045制動(dòng)單元并聯(lián)，每
單元帶32 Q、16 kw，運(yùn)行在重載下放時(shí)變頻器頻 張峰：524027，廣東省湛江市友誼路l號(hào)
頻報(bào)OV故障，檢出的瞬時(shí)回饋功率超過120 kW。 收稿日期：2004一04一14
22
萬方數(shù)據(jù)變頻器制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻的計(jì)算
作者： 張峰
AIGC您好，關(guān)于變頻器制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻的計(jì)算，這是一個(gè)涉及到電氣工程中能量轉(zhuǎn)換和控制的問題。在變頻器停止或減速時(shí)，電機(jī)通常會(huì)產(chǎn)生反向電動(dòng)勢(shì)，如果不進(jìn)行適當(dāng)處理，可能會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)電壓波動(dòng)或者設(shè)備損壞。為此，變頻器會(huì)配備制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻。
1. 制動(dòng)單元：它通常是能耗制動(dòng)或回饋制動(dòng)的形式，用于將電機(jī)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱量，消耗掉。常見的制動(dòng)單元有電磁抱閘、電容儲(chǔ)能制動(dòng)或再生制動(dòng)（將能量反饋回電網(wǎng)）。制動(dòng)單元的選擇和配置需要考慮電機(jī)功率、制動(dòng)需求以及電網(wǎng)容量等因素。
2. 制動(dòng)電阻：當(dāng)使用回饋制動(dòng)時(shí)，如果沒有外部電阻來消耗這些能量，電網(wǎng)可能會(huì)過載。制動(dòng)電阻就是用來吸收這部分能量，防止電網(wǎng)電壓過高。計(jì)算制動(dòng)電阻的大小通?；陔姍C(jī)的額定電流、制動(dòng)時(shí)的回饋電流以及所需的電阻值（如歐姆定律I=V/R）。
為了準(zhǔn)確計(jì)算，您可能需要提供以下信息：
- 變頻器的規(guī)格（電機(jī)功率、額定電流等）
- 制動(dòng)時(shí)的速度或轉(zhuǎn)速
- 您希望采用的制動(dòng)方式（回饋制動(dòng)還是能耗制動(dòng)）
如果您能提供這些詳細(xì)信息，我可以幫助您計(jì)算出所需的制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻的具體參數(shù)。
