引言
变频器（亦称变频驱动器）通过调节供给电机的频率与电压来控制其转速。在许多工业场景中，系统需要快速减速或紧急制动。在此类制动过程中，电机会从驱动状态转换为再生状态，并产生电能。若这部分多余能量得不到有效处理，将导致直流母线电压升高，可能损坏变频器。为防止该问题，需为变频器配备制动电阻，将再生能量以热能形式耗散。本文将探讨制动电阻在变频系统中的关键作用、常用电阻类型及阻值计算方法。
为何变频器需配备制动电阻？
在变频驱动系统中，电机减速与停机通常通过逐渐降低输出频率实现。但当频率下降时，电机转子的同步转速也会随之降低。由于机械惯性，转子转速不会立即改变，致使电机进入再生制动状态。此时转子相电流发生约180度相移，电机实质上转变为发电机。制动产生的再生能量通过整流器件回馈至直流回路。由于变频器直流母线无法将能量回馈电网，能量不断积聚引发直流电压升高，即”泵升电压”现象。
变频器内部电容可吸收部分能量，但往往不足以完全消纳，因此需要外接制动电阻。制动电阻通过吸收过剩的再生能量并将其转化为热能，确保变频驱动系统安全稳定运行。
工程应用中的两大类制动电阻
在工程实践中，与变频器配套使用的制动电阻主要有以下两类：
波纹电阻
采用垂直波纹结构设计，在增强散热效率的同时有效降低寄生电感。其表面通常覆盖高阻燃性无机材料，可保护电阻丝延缓老化，延长使用寿命。这类电阻耐用性强，在快速减速过程中能高效耗散再生能量，适用于要求严苛的工业场景。
铝合金电阻
采用铝合金外壳封装，兼具卓越散热性能与紧凑结构。坚固的壳体构造使其具备优异的抗振动、耐候性能及长期稳定性。常配备散热鳍片以强化热管理效能。凭借体积小巧、功率容量大及外观美观等优势，此类电阻常被应用于恶劣工业环境。
当变频器控制电机减速时，电机进入再生状态，再生能量回馈至直流母线。制动电阻与制动单元协同工作，实时检测直流电压变化。当电压超过预设阈值时，制动单元立即启动，通过电阻放电直至电压恢复安全范围。
变频器制动电阻阻值计算方法
正确计算制动电阻阻值对确保制动性能、防止设备损坏至关重要。可通过以下步骤确定电阻阻值与功率规格：
确定所需制动转矩
减速过程中需要的制动转矩是关键参数，该数值与电机功率及负载特性相关。应根据最大制动转矩需求选择制动电阻。
计算制动电阻阻值
选择阻值时需确保流过电阻的制动电流Ic不超过制动单元最大允许电流。制动电阻阻值计算公式为：
（公式中800代表变频器直流母线最高电压，Ic为制动单元最大允许电流）
此外，针对不同功率的电机，380V 系列电机的制动电阻阻值可参考以下通用计算准则（具体需结合实际工况调整）。
计算制动电阻器的功率额定值:制动电阻器的功率额定值取决于电机功率和制动频率。计算电阻器功率额定值的一般经验法则如下:
- 负载百分比通常为一般负载的10%-15%，频繁或长时间制动时为15%-20%。
考虑安全余量:为了确保长期稳定性并防止过载，制动电阻器的最大功率额定值应至少为VED功率额定值的1.5倍.此外，制动电流ls不应超过逆变器的额定电流限值。
结论
为变频驱动器配备正确的制动电阻对于安全地管理减速或停止过程中产生的再生能量至关重要。理解变频系统中的制动原理，并根据电阻和功率计算选择合适的电阻器，可以确保变频驱动器VFD在苛刻的工业环境中高效且安全地运行。
