逆变器需要制动电阻的情况

变频驱动(VFD)制动电阻的准备主要是通过制动电阻消耗DC母线电容上的一部分能量，避免电容电压过高。理论上，如果电容器中储存的能量非常大，可以用来释放出来驱动电机，避免浪费能量。但是，电容器的容量是有限的，电容器的耐受电压也是有限的。当母线电容器的电压达到一定水平时，电容器就会损坏，高频逆变电源有些甚至损坏IGBT。所以需要及时制动电阻释放电量。这个释放就浪费了，没办法。

总线电容是能量受限的缓冲器。

三相交流电完全整流后，连接电容器。满载运行时，母线正常电压约为1.35倍，380*1.35=513伏。当然这个电压会实时波动，但最低不能低于480伏，否则会给出欠压报警保护。母线一般由两组450V电解电容串联而成，理论耐压为900V。如果母线电压超过这个值，电容会直接爆炸，所以母线电压无论如何也达不到900V。

实际上，380伏输入的三相IGBT的耐压是1200伏，经常要求在800伏以内工作。考虑到如果电压上升，会有一个惯性问题，就是如果你让制动电阻马上工作，总线电压不会很快下降，所以很多VFD都是用制动单元让制动电阻工作在700伏左右，从而降低总线电压避免上升。

所以制动电阻设计的核心是考虑电容和IGBT模块的耐压，防止这两个重要器件被母线的高电压损坏。如果这两个组件损坏，VFD将无法正常工作。

急停需要制动阻力和瞬间加速。

VFD总线电压高的原因通常是VFD。让电机工作在电子制动状态，让IGBT经历一定的开启顺序。利用电机的大电感，电流不会突然变化，瞬间产生高电压给母线电容充电。此时让电机快速减速。此时，如果没有制动电阻及时消耗总线的能量，总线电压将继续上升，威胁VFD的安全。

如果负载不重并且没有紧急停止要求，则在这种情况下不需要制动电阻器。即使安装了制动电阻，也不会触发制动单元的工作阈值电压，制动电阻也不会投入运行。

除了在重载减速的情况下需要增加制动电阻和制动单元进行快速制动外，实际上如果满足重载启动时间和非常快的启动时间的要求，则需要制动单元和制动电阻配合启动。我之前试过用VFD驱动一个特殊的冲床，要求VFD的加速时间设计为0.1秒。这时候满负荷启动，虽然负荷不是很重。

但由于加速时间过短，此时母线电压波动较大，也会出现过电压或过电流。后来加了外接制动单元和制动电阻，VFD就可以正常工作了。分析是因为启动时间过短，母线电容电压瞬间被掏空，整流器大电流充电，导致母线电压突然升高，造成母线电压波动过大，可能瞬间超过700V。制动电阻的加入可以及时消除这种波动的高电压，VFD可以正常工作。

还有一种特殊情况，在矢量控制的情况下，电机的转矩和转速方向相反，或者电机零速工作，输出100%转矩。比如吊车失重后停在半空中。放线放线的情况下需要进行转矩控制，这样电机需要工作在发电机状态，持续的电流会反向给母线电容充电。通过制动电阻，可以及时消耗能量，保持母线电压平衡稳定。