逆變器需要制動電阻的情況

變頻驅動(VFD)制動電阻的準備主要是通過制動電阻消耗DC母線電容上的一部分能量，避免電容電壓過高。理論上，如果電容器中儲存的能量非常大，可以用來釋放出來驅動電機，避免浪費能量。但是，電容器的容量是有限的，電容器的耐受電壓也是有限的。當母線電容器的電壓達到一定水平時，電容器就會損壞，高頻逆變電源有些甚至損壞IGBT。所以需要及時制動電阻釋放電量。這個釋放就浪費了，沒辦法。

總線電容是能量受限的緩沖器。

三相交流電完全整流后，連接電容器。滿載運行時，母線正常電壓約為1.35倍，380*1.35=513伏。當然這個電壓會實時波動，但最低不能低于480伏，否則會給出欠壓報警保護。母線一般由兩組450V電解電容串聯而成，理論耐壓為900V。如果母線電壓超過這個值，電容會直接爆炸，所以母線電壓無論如何也達不到900V。

實際上，380伏輸入的三相IGBT的耐壓是1200伏，經常要求在800伏以內工作。考慮到如果電壓上升，會有一個慣性問題，就是如果你讓制動電阻馬上工作，總線電壓不會很快下降，所以很多VFD都是用制動單元讓制動電阻工作在700伏左右，從而降低總線電壓避免上升。

所以制動電阻設計的核心是考慮電容和IGBT模塊的耐壓，防止這兩個重要器件被母線的高電壓損壞。如果這兩個組件損壞，VFD將無法正常工作。

急停需要制動阻力和瞬間加速。

VFD總線電壓高的原因通常是VFD。讓電機工作在電子制動狀態，讓IGBT經歷一定的開啟順序。利用電機的大電感，電流不會突然變化，瞬間產生高電壓給母線電容充電。此時讓電機快速減速。此時，如果沒有制動電阻及時消耗總線的能量，總線電壓將繼續上升，威脅VFD的安全。

如果負載不重并且沒有緊急停止要求，則在這種情況下不需要制動電阻器。即使安裝了制動電阻，也不會觸發制動單元的工作閾值電壓，制動電阻也不會投入運行。

除了在重載減速的情況下需要增加制動電阻和制動單元進行快速制動外，實際上如果滿足重載啟動時間和非常快的啟動時間的要求，則需要制動單元和制動電阻配合啟動。我之前試過用VFD驅動一個特殊的沖床，要求VFD的加速時間設計為0.1秒。這時候滿負荷啟動，雖然負荷不是很重。

但由于加速時間過短，此時母線電壓波動較大，也會出現過電壓或過電流。后來加了外接制動單元和制動電阻，VFD就可以正常工作了。分析是因為啟動時間過短，母線電容電壓瞬間被掏空，整流器大電流充電，導致母線電壓突然升高，造成母線電壓波動過大，可能瞬間超過700V。制動電阻的加入可以及時消除這種波動的高電壓，VFD可以正常工作。

還有一種特殊情況，在矢量控制的情況下，電機的轉矩和轉速方向相反，或者電機零速工作，輸出100%轉矩。比如吊車失重后停在半空中。放線放線的情況下需要進行轉矩控制，這樣電機需要工作在發電機狀態，持續的電流會反向給母線電容充電。通過制動電阻，可以及時消耗能量，保持母線電壓平衡穩定。

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