变频器的制动电阻与制动单元
变频器制动单元电路及图解
一例变频器制动单元电路及图解一、《CDBR-4030C制动单元》主电路图《CDBR-4030C制动单元》主电路图说因惯性或某种原因，导致负载电机的转速大于变频器的输出转速时，此时电机由“电动”状态进入“动电”状态，使电动机暂时变成了发电机。
负载电机的反发电能量，又称为再生能量。
一些特殊机械，如矿用提升机、卷扬机、高速电梯等，当电动机减速、制动或者下放负载重物时（普通大惯性负荷，减速停车过程），因机械系统的位能和势能作用，会使变频器的实际转速有可能超过变频器的给定转速，电机绕组中的感生电流的相位超前于感生电压，出现了容性电流，而变频器逆变回路IGBT两端并联的二极管和直流回路的储能电容器，恰恰提供了这一容性电流的通路。
电动机因有了容性励磁电流，进而产生励磁磁动势，电动机自励发电，向供电电源回馈能量。
这是一个电动机将机械势能转变为电能回馈回电网的过程。
此再生能量由变频器的逆变电路所并联的二极管整流，馈入变频器的直流回路，使直流回路的电压由530V左右上升到六、七百伏，甚至更高。
尤其在大惯性负载需减速停车的过程中，更是频繁发生。
这种急剧上升的电压，有可能对变频器主电路的储能电容和逆变模块，造成较大的电压和电流冲击甚至损坏。
因而制动单元与制动电阻（又称刹车单元和刹车电阻）常成为变频器的必备件或首选辅助件。
在小功率变频器中，制动单元往往集成于功率模块内，制动电阻也安装于机体内。
但较大功率的变频器，则根据负载运行情况选配制动单元和制动电阻，CDBR-4030C制动单元，即是变频器的辅助配置之一。
先不管具体电路，我们可先从控制原理设想一下。
所谓制动单元，就是一个电子开关（IGBT模块），接通时将制动电阻（RB）接入变频器的直流回路，对电机的反发电能量进行快速消耗（转化为热量耗散于环境空气中），以维持直流回路的电压在容许值以内。
有一个直流电压检测电路，输出一个制动动作信号，来控制电子开关的通和断。
从性能上讲，变频器直流回路电压上升到某值（如660V或680V）后，开关接通将制动电阻RB接入电路，一直至电压降至620V（或620V）以下，开关再断开，也是可行的。
制动电阻的计算
制动单元与制动电阻的选配A、首先估算出制动转矩一般情况下，在进行电机制动时，电机内部存在一定的损耗，约为额定转矩的18%-22%左右，因此计算出的结果在小于此范围的话就无需接制动装置；B、接着计算制动电阻的阻值在制动单元工作过程中，直流母线的电压的升降取决于常数RC，R即为制动电阻的阻值，C为变频器内部电解电容的容量。
这里制动单元动作电压值一般为710V。
C、然后进行制动单元的选择在进行制动单元的选择时，制动单元的工作最大电流是选择的唯一依据，其计算公式如下：D、最后计算制动电阻的标称功率由于制动电阻为短时工作制，因此根据电阻的特性和技术指标，我们知道电阻的标称功率将小于通电时的消耗功率，一般可用下式求得：制动电阻标称功率 = 制动电阻降额系数 X 制动期间平均消耗功率 X 制动使用率%2.6 制动特点能耗制动（电阻制动）的优点是构造简单，缺点是运行效率降低，特别是在频繁制动时将要消耗大量的能量，且制动电阻的容量将增大。
制动力矩计算要有足够的制动力矩才能产生需要的制动效果，制动力矩太小，变频器仍然会过电压跳闸。
制动力矩越大，制动能力越强，制动性能约好。
但是制动力矩要求越大，设备投资也会越大。
制动力矩精确计算困难，一般进行估算就能满足要求。
按100%制动力矩设计，可以满足90%以上的负载。
对电梯，提升机，吊车，按100%开卷和卷起设备，按120%计算离心机100%需要急速停车的大惯性负载，可能需要120%的制动力矩普通惯性负载80%在极端的情况下，制动力矩可以设计为150%，此时对制动单元和制动电阻都必须仔细合算，因为此时设备可能工作在极限状态，计算错误可能导致损坏变频器本身。
超过150%的力矩是没有必要的，因为超过了这个数值，变频器本身也到了极限，没有增大的余地了。
电阻制动单元的制动电流计算（按100%制动力矩计算）制动电流是指流过制动单元和制动电阻的直流电流。
380V标准交流电机：P――――电机功率P(kW)k――――回馈时的机械能转换效率，一般k＝0.7（绝大部分场合适用）V――――制动单元直流工作点（680V-710V，一般取700V）I――――制动电流，单位为安培计算基准：电机再生电能必须完全被电阻吸收电机再生电能（瓦）＝1000×P×k＝电阻吸收功率（V×I）计算得到I=P。
变频器制动电阻设计计算两种方法汇编
变频器制动电阻设计计算两种方法汇编变频器制动电阻设计计算方法一(简单计算）1、首先依据电动机大小确定变频器的功率大小；2、制动单元功率的选择一般是变频器的功率大小的（1～2）倍；3、制动电阻值大小选择公式700/电动机功率KW（采用多个制动单元并联运行时，每个制动单元所配置的电阻器阻值不小于700/电动机功率KW；最小电阻值要按照有关配置表查得）；4、制动电阻器功率大于电动机功率KW/2。
（按照公式Pb=8Q*v*η）5、制动电阻器箱数粗略计算为：电动机功率（KW）/11.2(取整数上限值).变频器制动电阻设计计算方法二制动单元与制动电阻的选配1、首先估算出制动转矩一般情况下，在进行电机制动时，电机内部存在一定的损耗，约为额定转矩的18%-22%左右，因此计算出的结果在小于此范围的话就无需接制动装置；2、接着计算制动电阻的阻值在制动单元工作过程中，直流母线的电压的升降取决于常数RC，R即为制动电阻的阻值，C为变频器内部电解电容的容量。
这里制动单元动作电压值一般为710V。
3、然后进行制动单元的选择在进行制动单元的选择时，制动单元的工作最大电流是选择的唯一依据4、最后计算制动电阻的标称功率由于制动电阻为短时工作制，因此根据电阻的特性和技术指标，我们知道电阻的标称功率将小于通电时的消耗功率，一般可用下式求得：制动电阻标称功率 = 制动电阻降额系数 X 制动期间平均消耗功率X 制动使用率%5、制动特点能耗制动（电阻制动）的优点是构造简单，缺点是运行效率降低，特别是在频繁制动时将要消耗大量的能量，且制动电阻的容量将增大。
制动力矩计算要有足够的制动力矩才能产生需要的制动效果，制动力矩太小，变频器仍然会过电压跳闸。
制动力矩越大，制动能力越强，制动性能约好。
但是制动力矩要求越大，设备投资也会越大。
制动力矩精确计算困难，一般进行估算就能满足要求。
按100%制动力矩设计，可以满足90%以上的负载。
对电梯，提升机，吊车，按100%开卷和卷起设备，按120%计算离心机100%需要急速停车的大惯性负载，可能需要120%的制动力矩普通惯性负载80%在极端的情况下，制动力矩可以设计为150%，此时对制动单元和制动电阻都必须仔细合算，因为此时设备可能工作在极限状态，计算错误可能导致损坏变频器本身。
张燕宾讲变频(三)变频器制动电阻的选择误区
向下分力的大小。一般说来
ａ Ｂ＝０．５～Ｏ．８
４。说明书的制动电阻值 变频器说明书中的制动电阻数据只是一个参考 数据。因为在提供制动电阻数据时，要受到两个因 素的制约： １）负载的惯性大小和工况是千差万别的，实际上 不存在一个可用于各种情况的制动电阻值及其容量。 ２）变频器生产厂为了减少制动电阻的档次，常 常对若干种不同容量的电动机提供相同阻值和容量 的制动电阻。例如，艾默生ＴＤ３０００系列变频器说明 书中，对于配用电动机容量为２２ｋＷ、３０ｋＷ和３７ ｋＷ的变频器，所提供的制动电阻规格，都是３ ｋＷ， ２０ Ｑ。因此，所提供的规格不可能对所有变频器都 是最佳的。
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图２再生制动的影响
（ａ）正常运行
（ｂ）频率下降 圈１电动机的发电状态
（ｃ）重物下降
从能量关系看，则： （１）频率下降 拖动系统在转速下降的过程中，其动能将减 小。从高速转为低速时多余的动能将通过“发电机”
万方数据
２００８年第４期‘电号Ｂ巷代Ｉ¨１
技术与应用·技术论坛
ＰＢ。＝％。獬。
（６）
式中Ｐ。——制动电阻的运行功率
制动电阻中通入电流后是要发热的，所产生的
热量和ＰＢ。成正比。因此，运行功率也是发热功率。
２．制动电阻的实选容量
实际工作中，制动电阻接入电路的时间并不
长，在此时间内，制动电阻的温升达不到其额定温
理论与实践、技术与应用．作为中国建筑电气行业发展论坛的一贯宗旨．吸引了国内外知名企业参加。ＡＢＢ（中国）有限公司发表了（（ＡＢＢ ｉ－ｂｕｓ ＥＩＢ／ＫＮＸ在建筑电气节能技术中的应用》的报告旋耐德电气（中国）投资有限公司发表了《如何实现建筑电气节能》的报告：清华同
新制动单元、新制动电阻器单元说明书
制动单元、制动电阻器单元安川变频器 1000系列选购件使用说明书型号：制动单元CDBR- D 制动电阻器单元 LKEB-Braking Unit, Braking Resistor UnitYASKAWA AC Drive 1000-Series OptionInstallation ManualType: CDBR- DTo properly use the product, read this manual thoroughly and retain for easy reference, inspection, and maintenance. Ensure the end user receives this manual.为了确保安全地使用产品，请务必仔细阅读本书。
另外，请将本书放在手边使用，同时务必将其交到本产品最终用户的手中。
LKEB-Copyright © 2011 株式会社 安川電機未经本公司的书面许可，严禁转载或复制本书的部分或全部内容。
1使用前 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2产品的概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 3产品到货时 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10 4各部分的名称 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 5设置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16 6接线 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28 7制动单元（CDBR）的设定与动作确认. . . . . . . . . .41 8故障诊断及对策 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46 9选购单元的适用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4710规格. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .551 使用前1使用前◆关于使用说明书制动单元（CDBR）、制动电阻器单元（LKEB）相关的使用说明书如下所示。
变频器制动电阻介绍及计算方法
变频器制动电阻介绍及计算方法1 引言目前市场上变频器的制动方法大致有三种：能耗制动，直流制动，回馈（再生）制动。
目前关于制动电阻的计算方法有很多种，从工程的角度来讲要精确的计算制动电阻的阻值和功率在实际应用过程中不是很实际，主要是部分参数无法精确测量。
目前通常用的方法就是估算方法，由于每一个厂家的计算方法各有不同，因此计算的结果不大一致。
2 制动电阻的介绍制动电阻是用于将电动机的再生能量以热能方式消耗的载体，它包括电阻阻值和功率容量两个重要的参数。
通常在工程上选用较多的是波纹电阻和铝合金电阻两种：波纹电阻采用表面立式波纹有利于散热减低寄生电感量，并选用高阻燃无机涂层，有效保护电阻丝不被老化，延长使用寿命，台达原厂配置的就是这样的电阻；铝合金电阻易紧密安装、易附加散热器，外型美观，高散热性的铝合金外盒全包封结构，具有极强的耐振性，耐气候性和长期稳定性；体积小、功率大，安装方便稳固，外形美观，广泛应用于高度恶劣工业环境使用。
3 制动电阻的阻值和功率计算3.1刹车使用率ED%制动使用率ED%,也就是台达说明书中的刹车使用率ED%。
刹车使用率ED%定义为减速时间T1除以减速的周期T2,制动刹车使用率主要是为了能让制动单元和刹车电阻有充分的时间来散除因制动而产生的热量；当刹车电阻发热时，电阻值将会随温度的上升而变高，制动转矩亦随之减少。
刹车使用率ED%=制动时间/ 刹车周期=T1/T2*100%。
（图1）图1刹车使用率ED%定义现在用一个例子来说明制动使用率的概念：10％的制动频率可以这样理解，如果制动电阻在10秒钟能够消耗掉100％的功率，那么制动电阻至少需要90秒才能把产生的热量散掉。
3.2制动单元动作电压准位当直流母线电压大于等于制动电压准位（甄别阈值）时，刹车单元动作进行能量消耗。
台达制动电压准位如表1所示。
3.3制动电阻设计（1）工程设计。
实践证明，当放电电流等于电动机额定电流的一半时，就可以得到与电动机的额定转矩相同的制动转矩了，因此制动电阻的粗略计算是：其中：制动电压准位电机的额定电流为了保证变频器不受损坏，强制限定当流过制动电阻的电流为额定电流时的电阻数值为制动电阻的最小数值。
变频器制动电阻的计算方法及公式
A、首先估算出制动转矩一般情况下，在进行电机制动时，电机内部存在一定的损耗，约为额定转矩的18%-22%左右，因此计算出的结果在小于此范围的话就无需接制动装置；B、接着计算制动电阻的阻值在制动单元工作过程中，直流母线的电压的升降取决于常数RC，R即为制动电阻的阻值，C为变频器内部电解电容的容量。
这里制动单元动作电压值一般为710V。
C、然后进行制动单元的选择在进行制动单元的选择时，制动单元的工作最大电流是选择的唯一依据，其计算公式如下：D、最后计算制动电阻的标称功率由于制动电阻为短时工作制，因此根据电阻的特性和技术指标，我们知道电阻的标称功率将小于通电时的消耗功率，一般可用下式求得：制动电阻标称功率 = 制动电阻降额系数 X 制动期间平均消耗功率 X 制动使用率% 2.6 制动特点能耗制动（电阻制动）的优点是构造简单，缺点是运行效率降低，特别是在频繁制动时将要消耗大量的能量，且制动电阻的容量将增大。
制动力矩计算要有足够的制动力矩才能产生需要的制动效果，制动力矩太小，变频器仍然会过电压跳闸。
制动力矩越大，制动能力越强，制动性能约好。
但是制动力矩要求越大，设备投资也会越大。
制动力矩精确计算困难，一般进行估算就能满足要求。
按100%制动力矩设计，可以满足90%以上的负载。
对电梯，提升机，吊车，按100% 开卷和卷起设备，按120%计算离心机100% 需要急速停车的大惯性负载，可能需要120%的制动力矩普通惯性负载80% 在极端的情况下，制动力矩可以设计为150%，此时对制动单元和制动电阻都必须仔细合算，因为此时设备可能工作在极限状态，计算错误可能导致损坏变频器本身。
超过150%的力矩是没有必要的，因为超过了这个数值，变频器本身也到了极限，没有增大的余地了。
电阻制动单元的制动电流计算（按100%制动力矩计算）制动电流是指流过制动单元和制动电阻的直流电流。
380V标准交流电机：P――――电机功率P（kW） k――――回馈时的机械能转换效率，一般k ＝0.7（绝大部分场合适用）V――――制动单元直流工作点（680V-710V，一般取700V）I――――制动电流，单位为安培计算基准：电机再生电能必须完全被电阻吸收电机再生电能（瓦）＝1000×P×k＝电阻吸收功率（V×I）计算得到I=P。
制动电阻选配
制动单元与制动电阻的选配A、首先估算出制动转矩一般情况下，在进行电机制动时，电机内部存在一定的损耗，约为额定转矩的18%-22%左右，因此计算出的结果在小于此范围的话就无需接制动装置；B、接着计算制动电阻的阻值在制动单元工作过程中，直流母线的电压的升降取决于常数RC，R即为制动电阻的阻值，C 为变频器内部电解电容的容量。
这里制动单元动作电压值一般为710V。
C、然后进行制动单元的选择在进行制动单元的选择时，制动单元的工作最大电流是选择的唯一依据，其计算公式如下：D、最后计算制动电阻的标称功率由于制动电阻为短时工作制，因此根据电阻的特性和技术指标，我们知道电阻的标称功率将小于通电时的消耗功率，一般可用下式求得：制动电阻标称功率 = 制动电阻降额系数 X 制动期间平均消耗功率 X 制动使用率%2.6 制动特点能耗制动（电阻制动）的优点是构造简单，缺点是运行效率降低，特别是在频繁制动时将要消耗大量的能量，且制动电阻的容量将增大。
制动力矩计算要有足够的制动力矩才能产生需要的制动效果，制动力矩太小，变频器仍然会过电压跳闸。
制动力矩越大，制动能力越强，制动性能约好。
但是制动力矩要求越大，设备投资也会越大。
制动力矩精确计算困难，一般进行估算就能满足要求。
按100%制动力矩设计，可以满足90%以上的负载。
对电梯，提升机，吊车，按100%开卷和卷起设备，按120%计算离心机100%需要急速停车的大惯性负载，可能需要120%的制动力矩普通惯性负载80%在极端的情况下，制动力矩可以设计为150%，此时对制动单元和制动电阻都必须仔细合算，因为此时设备可能工作在极限状态，计算错误可能导致损坏变频器本身。
超过150%的力矩是没有必要的，因为超过了这个数值，变频器本身也到了极限，没有增大的余地了。
电阻制动单元的制动电流计算（按100%制动力矩计算）制动电流是指流过制动单元和制动电阻的直流电流。
380V标准交流电机：P――――电机功率P(kW)k――――回馈时的机械能转换效率，一般k＝0.7（绝大部分场合适用）V――――制动单元直流工作点（680V-710V，一般取700V）I――――制动电流，单位为安培计算基准：电机再生电能必须完全被电阻吸收电机再生电能（瓦）＝1000×P×k＝电阻吸收功率（V×I）计算得到I=P。
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变频器的制动电阻与制动单元
杨德印
变频器在运行中有时频繁启动和制动，有时拖动具有位能的负载 ( 例
如起重机械在降落时制动 ) ，这将导致直流电路的电压 UD 增高．从
而产生过电压，因此必须配接制动电阻，将滤波电容器 C 上多余的
电荷释放掉。
一、制动电路工作原理
如图 1 所示。图中 DR 是制动电阻， V 是制动单元。制动单元是
一个控制开关，当直流电路的电压 UD 增高到一定限值时，开关接通，
将制动电阻并联到电容器 C 两端，泄放电容器上存储的过多电荷。
其控制原理如图 2 虚线框内电路所示。电压比较器的反向输入端接
一个稳定的基准电压．而正向输入端则通过电阻 R1 和 R2 对直流
电路电压 UD 取样，当 UD 数值超过一定限值时．正向端电压超过
反向端，电压比较器的输出端为高。经驱动电路使 IGBT 管导通，制
动电阻开始放电。当 UD 电压数值在正常范围时， IGBT 管截止，
制动电阻退出工作。
IGBT 管是一种新型半导体元件，它兼有场效应管输入阻抗高、驱动
电流小和双极性晶体管增益高、工作电流大和工作电压高的优点．在
变频器中被普遍使用，除了制动电路外，其逆变电路中的开关管也几
乎清一色地选用 IGBT 管。
图 1 中的电阻 R 是限流电阻，可以限制开机瞬间电容器 C 较大的
充电涌流。适当延时后，交流接触器 KM 触点接通．将电阻 R 短路。
有的变频器在这里使用一只晶闸管，作用与此类似。
二、制动电阻的阻值和容量
准确计算制动电阻值的方法比较麻烦，必要性也不大。作为一种选配
件，各变频器的制造商推荐的制动电阻规格也不是很严格，而为了减
少制动电阻的规格挡次，常常对若干种相邻容量规格的电动机推荐相
同阻值的制动电阻。取值范围如下：
的门槛电压， V ：
由式 (2) 计算出的制动电阻功率值是假定其持续工作时的值，但实际
情况绝非如此，因为制动电阻只有变频器和电动机在停机或制动时才
进入工作状态．而有的电动机甚至连续多天运行都不停机．即便是制
动较频繁的电动机，它也是间断工作的，因此，式 (2) 计算出的结果
应进行适当修正，根据电动机制动的频繁程度。修正系数可在
0.15~0.4 之间选择。制动频繁，或电动机功率较大时．取值大些，很
少制动．或电动机功率较小时。取值小些。
变频器说明书中都会推荐不同功率电动机应该选择的制动电阻规格，
一般情况下选用推荐规格是没有问题的。但是，生产机械的运行状况
干变万化。推荐值对一种具体应用来说．不一定是最佳值。运行中若
有异常。可根据上述原则进行适当调整。
三、制动电路异常的处理
1 ．电动机刚开机．制动电阻就发烫。
因为刚开机时，直流电路的电压不会偏高，制动电阻不应该通电，也
不会发热。出现这种情况应认定是制动单元已经损坏，可能内部的
IGBT 管已经击穿，或者控制电路异常，使 IGBT 管误导通了。
2 ．制动单元出现故障损坏．采购配件需要时日．为了尽量减少停产
损失．可采取一些应急措施：
制动单元是制动电阻的控制开关，制动单元损坏后，可临时用一只三
相交流接触器代替。变频器直流电路的电压约为电源电压的、√ 3 倍，
即、√ 3 × 380v=658V ，从承受电压和灭弧的角度考虑，应将接触器
的三个主触点串联起来，控制动电阻的接入与否。接触器线圈的通电，
可由下述方法之一控制： 1) 对于一般生产机械，或频繁启动、制动
的生产设备，由停机按钮通过中间继电器进行控制，这样，每当生产
设备停机时，制动电阻就处于放电状态； 2) 对于起重机械，可由控
制吊钩下行的接触器的辅助接点进行控制，这样，每次吊钩向下运行
时，制动电阻同样处于放电状态。