一 前言
在電網-變頻器-電機-負載構成的驅動系統中，能量的傳遞是雙向的。電動機工作模式時，電能從電網經由變頻器傳遞到電機，轉換為機械能帶動負載，負載因此具有動能或勢能；當負載釋放這些能量以求改變運動狀態時，電機被負載所帶動，進入發電機工作模式，向前級反饋已轉換為電形式的能量，這些能量被稱為再生制動能量，可以通過變頻器返回電網，或者消耗在變頻器系統的制動電阻中。
較大制動能量的產生經常出現在下面幾種場合里：
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起重設備的重物下放過程
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大慣量負載設備的快速減速過程
西門子變頻器MM440由三部分構成，整流部分，直流回路部分，逆變部分。當MM440作為驅動轉換源而處在上述的制動過程時，制動能量將通過其逆變部分返回到直流回路，由于整流部分由不可控的二極管組成，制動能量無法回到電網，造成直流回路電壓升高，進而導致MM440因直流回路電壓過高（F0002）而停機。為避免上述情形的發生，MM440 提供了動態制動功能，即在直流回路上安裝一個制動單元，再配以適當的制動電阻，將制動能量在該電阻上以熱能的形式消散。A-F尺寸的MM440已將制動單元集成在變頻器內部，只需選配制動電阻，安裝在MM440端子B+ B- 上，然后調整相應的參數即可.
二 MM440 制動單元的基本工作原理
再生制動能量將反饋到變頻器的內部，造成直流回路上電壓升高。為了避免變頻器因直流回路過電壓F0002而跳閘，當電壓上升到臨界點
UDC chopper
時，制動單元就被激活，并按照預先規定的負載工作周期將制動能量消耗在外接制動電阻上，拉動直流回路電壓下降。如果制動能量過大，未能在規定時間內得到散逸，那么直流回路電壓將繼續上升，直到F0002跳閘。
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制動單元觸發臨界電壓UDC chopper有兩種算法，采用哪一種，則取決于MM440 參數P1254 |
若P1254=0 |
1.13´  ´ P0210 |
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若P1254=1 |
0.98 ´ r1242 |
MM440變頻器制動單元的核心是一個門限電壓控制斬波器（IGBT transistor），當它導通時再生制動能量被外接制動電阻吸收，轉化成熱能得以釋放。斬波器的工作頻率f
chopper為2KHz，占控比t
chopper on 由變頻器內部的監控系統決定。
當再生制動能量迫使直流回路電壓達到
UDC chopper時，制動單元自動投入運行，由監控系統為斬波器選擇適當的占控比，制動能量被制動電阻吸收。
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如果制動能量少于在制動電阻上消耗的能量( P brake resistor=VDC2/Rmin )，那么直流回路電壓會很快下降到UDC chopper之下，制動單元會在開通2ms之后自動關閉。若直流回路電壓再次達到UDC chopper，該過程將被重復。
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如果制動能量多于此時在制動電阻上消耗的能量，那么盡管制動自動已經投入運行，直流回路電壓仍然會繼續上升，由監控系統選擇的占控比也快速線性增加，直到占控比為1，斬波器持續開通，制動電阻在此其間持續吸收制動能量。為了保護此時的制動電阻不會因吸收了過多能量而過熱損壞，必須事先根據制動電阻的制動能力選擇適當的持續工作時限t chopper on。當持續工作時限達到時，占控比自動被修正為P1237中設定的值以減少制動能量進入制動電阻，令其有充分的時間冷卻，此時直流回路電壓將有所回升。可見，如果電阻值選擇的太小，或者P1237 的值選擇不當，會造成制動能量因吸收不凈而導致的直流回路電壓繼續上升，而制動電阻會因過熱而損壞。
MM440制動單元的斬波器規定了5種占控比，即負載工作周期，由參數P1237 來選擇 。列表如下。
P1237
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t chopper on (斬波器占控比為1的最長時間) |
P brake resistor average |
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0 |
0% |
動態制動未激活 |
0 |
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1 |
5% |
12.0s |
0.05 P brake Appl max |
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2 |
10% |
12.6s |
0.1 P brake Appl max |
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3 |
20% |
14.2s |
0.2 P brake Appl max |
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4 |
50% |
22.8s |
0.5 P brake Appl max |
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5 |
100% |
在制動單元激活狀態下始終開通 |
1 P brake Appl max |
MM440的負載工作周期
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P1233=0 |
禁止直流制動 |
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P1234=0 |
禁止復合制動 |
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P1240=0 |
禁止直流電壓控制器功能 |
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P1254=0或1 |
選擇UDC chopper的計算方法 |
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P1237>0 |
使能動態制動功能 |
三 變頻器能耗制動在煉鋼廠鋼包車傳動中的應用
精煉爐鋼包車在煉鋼廠是承載和運輸鋼包的重要工具，需要平穩啟動停車，準確定位。由于煉鋼轉爐擴容出鋼量加大，鋼包車的負載慣性加大，使鋼車不能準確定位而且鋼車變頻器頻繁出現F002過壓保護跳閘，鋼包車不能正常使用，影響了精煉爐煉鋼。
為了解決以上問題，本人對鋼車變頻器增設了制動電阻并修改了參數。采用MASTERDRIVES 產品系列中訂貨號為6SE6400-4BD22-2EA0的制動電阻，其阻值為15W。當使用了制動電阻后，制動電阻吸收了大慣量負載的再生制動能量，縮短了鋼車減速制動時間，消除了過壓保護（F002），實現了鋼車平穩準確定位。
制動電阻的安裝：1、制動電阻必須垂直安裝；2、制動電阻上下必須有100厘米的間隙。
制動電阻的接線：1、變頻器的電源電壓必須經接觸器接入，當制動電阻過熱時，接觸器將在熱敏開關的作用下斷開變頻器電源，這樣可以保護制動電阻；2、熱敏開關與接觸器的線圈電源串聯連接；3、制動電阻的接線端子必須接到變頻器的B+ B-端子。
參考文獻：
《通用變頻器及應用》 韓安榮 2004.8
《西門子變頻器使用大全》 2003.12
