变频器制动单元及变频器制造技术

本发明专利技术公开了一种变频器制动单元和变频器。其中，变频器制动单元包括：主制动电路，包括：主制动电阻和IGBT制动管；主制动电阻和IGBT制动管串联连接在变频器的直流母线间；旁路电路，包括：辅制动电阻和常开接触器开关；辅制动电阻和常开接触器开关串联连接后，与IGBT制动管并联；和控制驱动模块，其被构造为在变频器的直流母线间的电压高于设定的第一电压阈值时，控制IGBT制动管工作；在变频器的直流母线间的电压高于设定的第二电压阈值时，控制常开接触器开关闭合，并控制IGBT制动管断开；其中，第二电压阈值大于第一电压阈值。本发明专利技术中的技术方案，能够满足电机的制动需要，并提高制动电路和变频器的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
变频器制动单元及变频器
本专利技术涉及变频器，特别是一种变频器制动单元及变频器。
技术介绍
变频器在工业控制领域有着广泛的用途，许多变频器驱动电机的应用场合都需要具有制动功能，即快速停机和快速降速的能力，这其中也包括风机、泵类的快速停机应用场合。当电机制动时，电机的减速运转使得再生能量通过变频器的逆变电路反馈到变频器的直流母线上，导致母线电压升高。当母线电压超过限值时，可能会造成变频器损坏。为了解决这个问题，目前在工业应用场合中被广泛采用的一种方法是在变频器的直流母线上增加制动电路，制动电路通常包括串联连接的制动电阻和IGBT制动管。当电机制动时，IGBT制动管导通将制动电阻接入电路，使得反馈到变频器直流母线的再生能量以电流流过制动电阻产生热量的形式消耗掉，从而起到保护变频器的作用，并缩短电机的制动时间。但实际应用中发现制动电路也会出现故障，此时同样会造成变频器系统的安全隐患。当制动电阻或IGBT制动管发生开路时，则制动电路没有接入变频器电路，没有起到制动保护的作用，可能会造成变频器损坏；而当IGBT制动管发生短路，则IGBT制动管一直导通，使得制动电阻一直处于通电状态，长时间的通电发热可能会造成制动电阻烧毁并可能引发火灾。为此，本领域内的技术人员还在致力于寻找其它的变频器制动解决方案。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术一方面提出了一种变频器制动单元，另一方面提出了一种变频器，用以满足电机的制动需要，并提高制动电路和变频器的使用寿命。本专利技术提供的一种变频器制动单元，包括：一主制动电路，其包括：一主制动电阻和一IGBT制动管；所述主制动电阻和IGBT制动管串联连接在一变频器的直流母线间；一旁路电路，其包括：一辅制动电阻和一常开接触器开关；所述辅制动电阻和常开接触器开关串联连接后，与所述IGBT制动管并联；和一控制驱动模块，其被构造为在所述变频器的直流母线间的电压高于设定的第一电压阈值时，控制所述IGBT制动管工作；在所述变频器的直流母线间的电压高于设定的第二电压阈值时，控制所述常开接触器开关闭合，并控制所述IGBT制动管断开；其中，所述第二电压阈值大于所述第一电压阈值。从上述方案中可以看出，由于本专利技术实施例中为IGBT制动管设置了旁路电路，在制动功率大于一设定的功率阈值时，可由该旁路电路代替IGBT制动管进行制动，从而可以最大限度的保护IGBT制动管不会发生过热或过电流或损坏等情况。在一个实施方式中，所述控制驱动模块进一步被构造为在控制所述常开接触器开关闭合、所述IGBT制动管断开后，若所述变频器的直流母线间的电压降低至设定的第三电压阈值，则控制所述IGBT制动管工作，之后控制所述常开接触器开关断开，最后控制所述IGBT制动管断开；其中所述第三电压阈值小于所述第一电压阈值。上述方案中，通过在控制IGBT制动管切换至旁路电路的过程中，先接通旁路电路再断开IGBT制动管，可以实现旁路电路中常开接触器开关的零电压吸合；通过在控制旁路电路切换至IGBT制动管的过程中，先接通IGBT制动管再断开旁路电路，可以实现旁路电路中常开接触器开关的零电流断开。这样一来，便可以降低旁路电路中对常开接触器开关的要求，进一步降低成本。在一个实施方式中，所述控制驱动模块在控制所述IGBT制动管工作时，按照使IGBT制动管的损耗最低的原则调节用于驱动所述IGBT制动管进行制动的驱动信号的占空比，并使得所述变频器的直流母线间的电压低于设定的第一电压阈值。该方案中，通过按照使IGBT制动管的损耗最低的原则调节用于驱动所述IGBT制动管进行制动的驱动信号的占空比，使驱动所述IGBT制动管进行制动的驱动信号不是固定不变的，从而可以在保证变频器的直流母线间的电压低于设定的第二电压阈值的情况下，使IGBT制动管的损耗最低，进一步延长了IGBT制动管的使用寿命。在一个实施方式中，所述控制驱动模块进一步被构造为在控制所述IGBT制动管工作时，若所述变频器的直流母线间的电压降低至设定的第三电压阈值，则控制所述IGBT制动管断开；所述第三电压阈值小于所述第一电压阈值。该方案中，基于IGBT制动管设置了制动退出机制，以便在无需进行制动时回复正常工作。在一个实施方式中，所述主制动电路进一步包括一常闭接触器开关，其串联在所述主制动电阻和所述IGBT制动管的支路上；所述控制驱动模块进一步被构造为在确定所述IGBT制动管出现过电流、过热或损坏时，控制所述常开接触器开关闭合，并控制所述常闭接触器开关断开。上述方案中，通过在主制动电路上设置常闭接触器开关，可以在IGBT制动管出现过电流、过热或损坏时，通过控制所述常开接触器开关闭合，并控制所述常闭接触器开关断开，可以使得制动回路能够切换至旁路回路进行制动，从而可以保证变频器制动单元的正常工作。否则，当IGBT制动管出现短路时，若没有主制动电路上的常闭接触器开关，则制动回路将一直通过IGBT制动管的回路进行制动直至电压过低停机为止。在一个实施方式中，所述变频器制动单元进一步包括：主接触器控制模块，其与所述变频器供电回路中的接触器开关的控制端相连；所述控制驱动模块进一步被构造为在确定所述IGBT制动管出现过电流、过热或损坏时，控制所述主接触器控制模块断开所述变频器供电回路中的接触器开关。该方案中，通过在变频器制动单元中进一步设置主接触器控制模块，可以在IGBT制动管出现过电流、过热或损坏等情况时，通过主接触器控制模块断开所述变频器供电回路中的接触器开关，以免继续造成对变频器的损害。在一个实施方式中，所述变频器制动单元进一步包括：无源控制电路，其连接在所述变频器的直流母线间，被构造为在所述变频器的直流母线间的电压高于设定的第四电压阈值时，控制所述常开接触器开关闭合；所述第四电压阈值大于所述第二电压阈值。在一个实施方式中，所述无源控制电路包括：一击穿二极管和一限流电阻，所述击穿二极管和所述限流电阻串联后与所述常开接触器开关的线圈相连。其中，无源控制电路的设置可以避免驱动控制模块异常时制动功能无法实现而引起的变频器可能的损坏，从而可以进一步保护变频器制动单元及变频器本身。在一个实施方式中，所述变频器制动单元进一步包括：过压保护压敏电阻，其连接在所述变频器的直流母线间，被构造为在所述变频器的直流母线间的电压高于设定的第五电压阈值时导通；所述第五电压阈值大于所述第二电压阈值。其中，过压保护压敏电阻的设置可以进一步包括各种情况下变频器直流母线间出现较高过电压的情况，可以进一步保护变频器制动单元及变频器本身。在一个实施方式中，所述变频器制动单元进一步包括：供电电路，其连接在所述变频器的直流母线间，被构造为为所述控制驱动模块供电。本方案中的供电电路可以直接利用变频器的直流母线间的电压为控制驱动模块提供电源，从而可节省外部电源。在一个实施方式中，所述控制驱动模块包括：一电压采样模块，其连接在所述变频器的直流母线间，被构造为采集所述直流母线间的电压；一驱动模块，其分别与所述IGBT制动管的控制端、以及所述常开接触器开关的线圈相连，被构造为在一控制模块的控制下向所述IGBT制动管和所述常开接触器开关发送驱动信号；和所述控制模块，其分别与所述电压采样模块和驱动模块相连，被构造为接收所述电压采样模块采集的电压，在所述电压高于设定的第一电压阈值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变频器制动单元，其特征在于，包括：一主制动电路(10)，其包括：一主制动电阻(R1)和一IGBT制动管(IGBT)；所述主制动电阻(R1)和IGBT制动管(IGBT)串联连接在一变频器的直流母线(P+,P‑)间；一旁路电路(20)，其包括：一辅制动电阻(R2)和一常开接触器开关(K2)；所述辅制动电阻(R2)和常开接触器开关(K2)串联连接后，与所述IGBT制动管(IGBT)并联；和一控制驱动模块(30)，其被构造为在所述变频器的直流母线(P+,P‑)间的电压高于设定的第一电压阈值时，控制所述IGBT制动管(IGBT)工作；在所述变频器的直流母线(P+,P‑)间的电压高于设定的第二电压阈值时，控制所述常开接触器开关(K2)闭合，并控制所述IGBT制动管(IGBT)断开；其中，所述第二电压阈值大于所述第一电压阈值。

【技术特征摘要】
1.一种变频器制动单元，其特征在于，包括：一主制动电路(10)，其包括：一主制动电阻(R1)和一IGBT制动管(IGBT)；所述主制动电阻(R1)和IGBT制动管(IGBT)串联连接在一变频器的直流母线(P+,P-)间；一旁路电路(20)，其包括：一辅制动电阻(R2)和一常开接触器开关(K2)；所述辅制动电阻(R2)和常开接触器开关(K2)串联连接后，与所述IGBT制动管(IGBT)并联；和一控制驱动模块(30)，其被构造为在所述变频器的直流母线(P+,P-)间的电压高于设定的第一电压阈值时，控制所述IGBT制动管(IGBT)工作；在所述变频器的直流母线(P+,P-)间的电压高于设定的第二电压阈值时，控制所述常开接触器开关(K2)闭合，并控制所述IGBT制动管(IGBT)断开；其中，所述第二电压阈值大于所述第一电压阈值。2.根据权利要求1所述的变频器制动单元，其特征在于，所述控制驱动模块(30)被构造为：在控制所述常开接触器开关(K2)闭合、所述IGBT制动管(IGBT)断开后，若所述变频器的直流母线(P+,P-)间的电压降低至设定的第三电压阈值，则控制所述IGBT制动管(IGBT)工作；之后控制所述常开接触器开关(K2)断开；最后控制所述IGBT制动管(IGBT)断开；其中，所述第三电压阈值小于所述第一电压阈值。3.根据权利要求1所述的变频器制动单元，其特征在于，所述控制驱动模块(30)在控制所述IGBT制动管(IGBT)工作时，按照使IGBT制动管(IGBT)的损耗最低的原则调节用于驱动所述IGBT制动管(IGBT)进行制动的驱动信号的占空比，并使得所述变频器的直流母线(P+,P-)间的电压低于设定的第一电压阈值。4.根据权利要求1所述的变频器制动单元，其特征在于，所述控制驱动模块(30)被构造为在控制所述IGBT制动管(IGBT)工作时，若所述变频器的直流母线(P+,P-)间的电压降低至设定的第三电压阈值，则控制所述IGBT制动管(IGBT)断开；所述第三电压阈值小于所述第一电压阈值。5.根据权利要求1所述的变频器制动单元，其特征在于，所述主制动电路(10)进一步包括一常闭接触器开关(K1)，其串联在所述主制动电阻(R1)和所述IGBT制动管(IGBT)的支路上；所述控制驱动模块(30)被构造为在确定所述IGBT制动管(IGBT)出现过电流、过热或损坏时，控制所述常开接触器开关(K2)闭合，并控制所述常闭接触器开关(K1)断开。6.根据权利要求5所述的变频器制动单元，其特征在于，所述变频器制动单元进一步包括：主接触器控制模块(50)，其与所述变频器供电回路中的接触器开关的控制端相连；所述控制驱动模块(30)被构造为在确定所述IGBT制动管(IGBT)出现过电流、过热或损坏时，控制所述主接触器控制模块(50)断开所述变频器供电回路中的接触器开关。7.根据权利要求1所述的变频器制动单元，其特征在于，所述变频器制动单元进一步包括：无源控制电路(60)，其连接在所述变频器的直流母线(P+,P-)间，被构造为在所述变频器的直流母线(P+,P-)间的电压高于设定的第四电压阈值时，控制所述常开接触器开关(K2)闭合；所述第四电压阈值大于所述第二电压阈值。8.根据权利要求7所述的变频器制动单元，其特征在于，所述无源控制电路(60)包括：一击穿二极管(BOD)和一限流电阻(R3)，其中所述击穿二极管(BOD)和所述限流电阻(R3)串联后与所述常开接触器开关(K2)的线圈相连。9.根据权利要求1所述的变频器制动单元，其特征在于，所述变频器制动单元进一步包括：过压...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵妍峰，姚吉隆，石磊，刘泽伟，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE