CN112234584A - 一种改进的电压型变频器制动电路保护方法 - Google Patents

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赵旭明
刘少军
李会欣
朱科
赵秀良
张炳森
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Abstract

本发明涉及一种改进的电压型变频器制动电路保护方法，属于变频调速技术领域。本发明的技术方案是：（1）进行大惯量变频传动系统制动单元二次扩容；（2）制动单元输入主回路增加过流检测和快速动作的过流保护器件；(3)预充电电路增加快速动作的过流保护器件；（4）实时监测制动功率，判断机械抱闸是否有劣化失灵。本发明的有益效果是：硬件方案和软件方案结合实现减少制动单元故障率和故障的次生危害，提高变频传动系统运行安全稳定性，整个系统可以与自动化PLC系统交换信息实现集成最优控制，高效、安全，能够有效解决变频器延寿服役的可靠性问题。

Description

一种改进的电压型变频器制动电路保护方法
技术领域
本发明涉及一种改进的电压型变频器制动电路保护方法，属于变频调速技术领域。
背景技术
在变频器服役期间，各个功率模块和控制模块都面临电子元件老化、尤其是大容量开关元件老化的问题。设计配置有制动单元的变频调速设备，制动单元主电路的开关管（IGBT或晶闸管）可能会因为传动工况恶化、大功率频繁制动加速元器件老化。一旦制动单元主电路的斩波开关管击穿短路，斩波功能失效，变频器只要上电、600V左右的中间回路直流电压就会较长时间全压施加到制动电阻（阻值一般在4Ω～80Ω）上，大电流导致功率元件损坏和变频器跳闸，如图1。
有的变频器在上电初始阶段专门有一个小功率的预充电电路经过充电电阻给中间回路滤波电容器充电，完成充电后才切换到整流器、接通主回路直流电压去逆变器。这种情况下，制动单元主回路开关管的击穿会接通预充电直流电压（400V左右）加到较小电阻值的制动电阻上，如图2。
大电流导致预充电电路的破坏，如小功率整流桥放炮、预充电电阻烧坏，最大的破坏是连带损坏附近的主回路整流器的触发板等关键控制电路。使用单位常因为维护人员对设备了解深度不够、软硬件优化不到位，导致故障连发、设备运行维护成本居高不下。
发明内容
本发明目的是提供一种改进的电压型变频器制动电路保护方法，硬件方案和软件方案结合实现减少制动单元故障率和故障的次生危害，提高变频传动系统运行安全稳定性，整个系统可以与自动化PLC系统交换信息实现集成最优控制，高效、安全，能够有效解决变频器延寿服役的可靠性问题，有效地解决了背景技术中存在的上述问题。
本发明的技术方案是：一种改进的电压型变频器制动电路保护方法，包含以下步骤：（1）进行大惯量变频传动系统制动单元二次扩容；（2）制动单元输入主回路增加过流检测和快速动作的过流保护器件；(3)预充电电路增加快速动作的过流保护器件；（4）实时监测制动功率，判断机械抱闸是否有劣化失灵。
所述步骤（1）中，二次扩容通过制动单元斩波元件采用高容量级别的开关管实现。
所述步骤（1）中，二次扩容通过制动单元斩波元件采用并联的开关管实现。
所述开关管为晶闸管。
所述开关管为IGBT模块。
本发明的有益效果是：硬件方案和软件方案结合实现减少制动单元故障率和故障的次生危害，提高变频传动系统运行安全稳定性，整个系统可以与自动化PLC系统交换信息实现集成最优控制，高效、安全，能够有效解决变频器延寿服役的可靠性问题。
附图说明
图1为本发明背景技术中大电流导致功率元件损坏和变频器跳闸电路示意图；
图2为本发明背景技术中加装小功率的预充电电路的变频器电路示意图；
图3为本发明大惯量变频传动系统制动单元二次扩容的电路示意图；
图4为本发明制动单元输入主回路增加过流检测和快速动作的过流保护器件的电路示意图；
图5为本发明预充电电路增加快速动作的过流保护器件的电路示意图；
图中：变频器1、制动单元2、制动电阻3、故障大电流4、击穿短路5、进线电源6、预充电电路7、整流器8、直流中间回路9、逆变器10、电机接线11、扩容用并联开关管12、过电流指示灯13、过载指示灯14、过热指示灯15、准备指示灯16、过流检测和快速动作的过流保护器件17、快速动作的过流保护器件18。
具体实施方式
为了使发明实施案例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施案例中的附图，对本发明实施案例中的技术方案进行清晰的、完整的描述，显然，所表述的实施案例是本发明一小部分实施案例，而不是全部的实施案例，基于本发明中的实施案例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施案例，都属于本发明保护范围。
一种改进的电压型变频器制动电路保护方法，包含以下步骤：（1）进行大惯量变频传动系统制动单元二次扩容；（2）制动单元输入主回路增加过流检测和快速动作的过流保护器件；（3)预充电电路增加快速动作的过流保护器件；（4）实时监测制动功率，判断机械抱闸是否有劣化失灵。
所述步骤（1）中，二次扩容通过制动单元斩波元件采用高容量级别的开关管实现。
所述步骤（1）中，二次扩容通过制动单元斩波元件采用并联的开关管实现。
所述开关管为晶闸管。
所述开关管为IGBT模块。
本发明的技术方案包含硬件和软件两部分内容，分别是：
1、硬件方案一：大惯量变频传动系统制动单元二次扩容。制动单元扩容主要通过更换更高容量的开关管实现，或者加并同规格开关管，如图3。
2、硬件方案二：制动单元输入主回路加过流（超容超功率）检测和快速动作的过流保护，如图4。
3、硬件方案三：预充电电路加快速动作的过流保护，如图5。
4、软件方案：通过实时监测制动功率的技术，判断机械抱闸是否有劣化失灵。（技术依据：大惯量势能负载的变频传动系统的制动过程依次可以区分为以下各阶段：检测到零速，保持静力矩，关抱闸（带或不带检测），电机去磁、解除静力矩，延时关IGBT。机械抱闸失灵时，关IGBT之前一旦电机去磁就会溜车，被动产生制动电磁力矩。在变频器运行参数趋势中表现为:无运行命令时有电机电流）。
其应用系统可以与自动化PLC系统交换信息、实现集成最优控制。

Claims (5)

1.一种改进的电压型变频器制动电路保护方法，其特征在于包含以下步骤：（1）进行大惯量变频传动系统制动单元二次扩容；（2）制动单元输入主回路增加过流检测和快速动作的过流保护器件；(3)预充电电路增加快速动作的过流保护器件；（4）实时监测制动功率，判断机械抱闸是否有劣化失灵。
2.根据权利要求1所述的一种改进的电压型变频器制动电路保护方法，其特征在于：所述步骤（1）中，二次扩容通过制动单元斩波元件采用高容量级别的开关管实现。
3.根据权利要求1所述的一种改进的电压型变频器制动电路保护方法，其特征在于：所述步骤（1）中，二次扩容通过制动单元斩波元件采用并联的开关管实现。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的一种改进的电压型变频器制动电路保护方法，其特征在于：所述开关管为晶闸管。
5.根据权利要求2或权利要求3所述的一种改进的电压型变频器制动电路保护方法，其特征在于：所述开关管为IGBT模块。
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