变频器设备制动电阻的峰值功率

制动电阻主要用于变频调速系统中的能量回收和电机制动。当电机转速下降时，电机的电磁转矩与负载转矩不相等，导致电机产生过剩能量。通过制动电阻将这部分过剩能量转化为热能，从而实现能量的回收。变频器制动电阻的峰值功率设置是确保电机在停止时能够快速、平稳地制动，同时避免电阻过热损坏

峰值功率(KW)是制动电阻在突发工况下(如电机紧急制动或负载突变)可短时承受的功率上限，峰值功率通常是连续功率的2倍左右，例如某电阻连续功率为15kW，则其峰值功率可能达到30kW。也需根据实际选型结合制动周期(如制动频率、时长)计算实际需求，并匹配散热措施(如散热片或强制风冷)，如按峰值功率的1.3-1.5倍选择电阻参数，以应对不确定工况。峰值功率仅适用于断续制动，两次峰值制动需间隔足够时间散热，否则会导致电阻过热失效。

确定制动电阻的额定功率和阻值

制动电阻的额定功率和阻值是设置峰值的基础。这些参数需要根据电机的额定功率、制动时间、制动力矩和环境温度等因素综合考虑。

制动电阻的额定功率可以通过以下公式计算：功率 = 电阻每工作一次消耗的能量（KJ）/ 制动（消耗能量）间隔的时间（S）。其中，电阻每工作一次消耗的能量（KJ）是功率乘以时间。

制动电阻阻值的选定有一个不可违背的原则：应***流过制动电阻的电流IC小于制动单元的允许电流输出能力，即：R800/Ic。其中：800——变频器直流侧所可能出现的直流电压。Ic——制动单元的允许电流。

峰值功率 P max（周期时间 t = 240 s 时的负载持续时间t a = 12 s）

制动电阻器针对确定的循环设计(见下文规定的3种循环类型)。根据您自己的应用和循环，您可以使用这些电阻，或规定一个新的值。用于有循环和惯量的机械的轻度制动循环的制动电阻。对于每40s进行0.8s的制动，制动能力限制在1.5 Tn

用于有大惯量和输送机的机械的中度制动循环的制动电阻对于每40s进行4s的制动，制动能力限制在1.35 Tn。

用于有非常高惯量和竖直运动(起重升降)的机械的重度制动循环的制动电阻。对于每120s循环的制动，制动能力分别被限制在1.65Tn持续6s和Tn持续54s。

变频器的制动单元和刹车电阻参数选型

制动单元的工作任务是让变频器在制动工况时，直流母线的电压在允许的范围内波动。这里我们主要讨论的是AC380/440的低压变频器，因为这一类的变频器是应用最为广泛的。交流整流后的电压为DC540/620V，这也是交流的峰值电压。在制动时为了让整流二极管持续截止，所选的电压值一定要高于这个值。直流母线的过电压设置，是为了保护IGBT在工作时不被电压击穿而损坏。在这个电压范围的IGBT都为1.2KV，过电压设置可以为DC780V。所以在制动时的直流电压上限可选在720V左右。在电制动运行时，回馈到直流母线上的电能积累在电容器内，导致电容器电压上升，也就是直流电压的上升。制动功率越大，电压上升的速度就越快，也就是上升斜率越大。当直流电压上升到制动电压时，制动单元的斩波器开始工作，制动电阻被并联到直流母线上。电阻上消耗的能量来自直流母线，其大小应该等于制动时所产生的电能。在制动单元工作时，其电流一部分来自变频器的逆变部分，另外一部分来自电容器。这时候通过电阻对能量的消耗，使直流母线上的电压下降。当下降到制动单元的电压下***，制动单元的斩波器停止工作。这样变频器的直流母线电压在允许的范围内波动，就使得电容器内的电能在一定范围内波动，其平均值基本上不变。

根据上面的分析，我们就可以得到制动电阻和制动单元的计算。

Um是制动的直流电压上限，在AC380/440V的电压范围内为720V；

Ievf是变频器的额定电流；

Rzd是制动系统的最小电阻；

Pm是系统的制动功率；

Ir是制动单元的工作电流。

由此计算出来的Rzd是一个最小值，其产生的制动功率为制动功率。只要电阻的阻值等于这个值，变频器的工作就是***的，而系统的制动功率是足够的。由此计算出来的制动单元的电流是电阻耗能时的电流。计算出的电阻的功率只是一个耗散功率，也是个功率。实际功率的计算与电阻在不同情况下的过负荷倍数有关：

其中△K就是电阻的过负荷倍数。一般厂家都会提供这样的参数。下面就是<<上海瓦蓝电子科技有限公司》提供的几种电阻在不同情况下的过负荷倍数：

单次制动和重复制动区别:

 单次制动指在一定运行周期内迅速降速,最典型例子是急停,,两个峰值之间的间距要在40分钟以上.

 重复制动指在一定运行周期***要多次降速的情况,见上图.

ED：表示制动率在周期为120S时，制动时间所占比率。如上图可表示为ED=T1/T2.

但是，在实际工作中，电机拖动的情况是非常复杂的。往往在系统中并不是取的制动功率。并且在系统中存在着传动损耗、电机的功率因数、电机的效率、变频器的效率以及过载倍数等。由于考虑了以上各方面的因数，所以实际的制动功率的计算，Um的取值可以用700V来计算。或在最小电阻的基础***一个系数K，其取值为1~1.15。这是在拖动中制动功率下的电阻的计算。在制动中平均的制动转矩的的计算：

其中Rz是实际选用的电阻值；

P是所选用的变频器功率；

Udc是直流母线的电压为DC680V；

Tr是平均制动转矩；

由于在传动中机械损耗计为20%，所以在计算中要乘以0.8

现在我们就根据实际的应用情况，用国内的专业生产厂家《上海瓦蓝电子科技有限公司》的产品为例。做出了变频器在三种基本工况下的选配情况。

***种情况：在恒转矩负载而且是大惯性的制动运行以及在位能负载中并且运行周期大于2min状况下的选配。这种选配也就是我们说的3/4配制。

***种情况：是典型的位能性负载，在起重和电梯等工况下。并且运行周期在2min以内的工作情况的选配。这种选配也是我们经常用到的1/2配制。这配制的制动功率会比***个工况的小。所以，K的系数会取大一点，这时候为1.5。

第三种情况：是一般的反抗性转矩负载，因为它的负载转矩是参加制动的，所以在通常情况下是不需要配制动部分。但是在制动时间上有要求时，就会加上能耗制动的功能。因此这时候所需要的制动转矩较小，所以取的系数K是在1.7~2。这也是我们常用到的1/4配制。

虽然在实际应用中，大多数的电机工况都在这三种情况下。但是，由于电机拖动是一个较为复杂的系统，所以在使用中有也经常会碰到一些特殊的情况。这时候，工程师除可以通过上面的公式和图表进行计算外，也可以与厂家联系根据实际的使用情况做出相应的配置。

 下面根据上面的叙述举实例介绍:

例:洛阳伊川电厂主厂房75/20T天车,主起升电机功率为37KW,运行速度为0.2-2米/分钟,提升重量100吨请配置变频器,制动单元,制动电阻

则:

 GM=100吨*1000千克/吨*9.8米/平方秒=980k牛顿

Vm=2/60米/秒

Pe=GM*Vm=980k牛顿*2/60米/秒=32.7kw

Pw=Pe*(1-η)=32.7*0.8=26.16kw

故主起升机构制动功率应不小于26.16kw,

已知Pe=32.7kw故变频器应选择37-45kw变频器

配电阻P=PW/⊿K=26.16/⊿K

起重设备要提供两倍制动转矩,故应按照26.16*2=52.32KW计算电阻值.

R=U2/P=7002/52.32kw=9.3欧姆

I=U/R=700/9.3=75.5A

4030峰值电流为50A,额定电流为15A

4045峰值电流为75A,额定电流为25

起重设备按额定电流计算:75.5/25=3台

应选择三台DBU-4045制动单元才能满足要求

9.6*3=28.8欧姆

应选择3台10kw,28欧姆的电阻箱.

另可以采取下面的估算方法:

10% ED的工况按上海瓦蓝电子科技有限公司的列表选配;

20% ED的工况电阻器功率选配为10%ED时的两倍,制动单元功率按0.8进行降额计算;

40% ED的工况电阻器功率选配为变频器功率的0.6倍,制动单元的功率按0.5倍进行行降额计算;

超过40% ED的工况制动单元功率按1/3进行额计算,

在变频器的参数设置中，找到与制动电阻相关的参数，例如制动电阻选择、制动电阻电流等参数。根据制动电阻的额定功率和阻值，设置变频器的制动电阻参数。

连接制动电阻：将制动电阻连接到变频器。通常是将制动电阻的两个端子分别连接到变频器的制动电阻端或连接到外置的制动单元的制动电阻端。

进行制动电阻测试：在进行测试之前，需要先确保变频器和制动电阻的接线正确，并按照变频器说明书的要求设置参数。然后，可以通过手动将电机转动一段时间，然后停止电机，观察制动电阻是否能够将电机快速停止。

注意事项

工作范围：制动电阻只能在一定范围内工作，过大的制动电阻可能会导致电路过热，从而损坏变频器或制动电阻。

环境温度：在高温环境下，制动电阻的散热能力会受到影响，因此需要选择具有较高散热能力的制动电阻。

制动方式：在实际应用中，还需要采用适当的制动方式和控制方法，以保护电机和设备。

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