变频调速系统制动电阻的选型与计算

   电机再生的电能，会经过整流二极管全波整流，然后反馈到直流电路。但直流电路的电能没法通过整流桥回馈到电网，只能靠变频器本身的电容吸收。虽说其他部分也能消耗一些电能，可电容还是会有短时间的电荷堆积，形成“泵升电压”，导致直流电压升高。

   为了解决这个问题，制动电阻就登场了。它就像一个“能量消耗器”，把电动机的再生能量以热能的方式消耗掉。制动电阻有两个重要参数，就是电阻阻值和功率容量。在变频器带动电机或者其他感性负载停机时，通常采用能耗制动的方式，也就是把电机停止后的动能和线圈里的磁能，通过一个耗能元件消耗掉，从而实现快速停车。

   工程上常用的制动电阻有波纹电阻和铝合金电阻两种。波纹电阻表面有立式波纹，这有利于散热，还能降低寄生电感量。它选用高阻燃无机涂层，能有效保护电阻丝不被老化，延长使用寿命。铝合金电阻呢，安装紧密，容易附加散热器，外形美观。它有高散热性的铝合金外壳，采用全密封结构，耐振性、耐气候性和长期稳定性都极强。而且它体积小、功率大，安装方便又稳固，在恶劣的工业环境里也能广泛应用。

   当变频器减速，输出频率降低，电机从高速变低速，就会从电动状态变成发电状态，发的电通过IGBT开关返回到直流母线，导致直流母线电压升高。这时候，制动电阻就得配合制动单元使用。当制动单元检测到直流母线电压过高，就会控制里面的IGBT间断导通进行放电，等电压下降到设定值以下，就停止触发。

   那制动电阻阻值怎么计算呢？制动电阻的选择，除了受变频器专用型能耗制动单元最大允许电流的限制外，和制动单元没有明确对应关系。它的阻值主要根据所需制动转矩大小选择，功率则根据电阻阻值和使用率确定。选制动电阻阻值有个重要原则，就是要保证流过制动电阻的电流Ic小于制动单元允许的最大电流输出能力，公式是R > 800/Ic，其中800是变频器直流侧可能出现的最大直流电压，Ic是制动单元的最大允许电流。为充分利用制动单元容量，通常选接近计算最小值的阻值，这样既经济又能获得最大制动转矩。

   对于380V系列的制动电阻，还有不同的计算公式，比如92%负载时，R = 780/电动机KW；100%负载时，R = 700/电机功率，以此类推。要注意，电阻值越小，制动力矩越大，流过制动单元的电流也越大，但绝对不能让制动单元工作电流超过其允许最大电流，不然会损坏器件。制动时间可以人为选择，小容量变频器（≤7.5KW）一般内接制动单元和制动电阻。

   电阻功率计算也有方法，一般负荷时，电阻功率 = 电机功率×（10% - 15%）；频繁制动（1分钟5次以上）时，电阻功率 = 电机功率×15%；长时间制动（每次4分钟以上）时，电阻功率 = 电机功率×20%。一般制动电阻器选择，要使制动电流Is不超过变频器额定电流Ie，制动电阻最大功率Pmax小于1.5倍变频器功率，再乘以过载系数，过载系数和减速时间、持续制动时间有关。