變頻器的有源電阻主要是通過(guò)制動(dòng)電阻來(lái)消耗DC母線電容的一部分能量，從而避免電容電壓過(guò)高。理論上，如果電容儲(chǔ)存的能量很大，可以用來(lái)釋放出來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，避免能量浪費(fèi)。但是，電容器的容量是有限的，電容器的耐受電壓也是有限的。當(dāng)母線電容器的電壓達(dá)到一定水平時(shí)，電容器可能會(huì)損壞，有些甚至?xí)p壞IGBT。所以需要及時(shí)制動(dòng)電阻來(lái)釋放電量。這種釋放是白白浪費(fèi)的，也沒(méi)有辦法做到。

母線電容是個(gè)緩沖區(qū)，容納能量有限

三相交流電全部整流后，接電容器。滿載運(yùn)行時(shí)，母線正常電壓約為1.35倍，380*1.35=513伏。這個(gè)電壓當(dāng)然會(huì)實(shí)時(shí)波動(dòng)，但最低不能低于480伏，否則會(huì)給出欠壓報(bào)警保護(hù)。母線一般由兩組450V電解電容串聯(lián)而成，理論耐受電壓為900V。如果母線電壓超過(guò)這個(gè)值，電容會(huì)直接爆炸，所以母線電壓無(wú)論如何也達(dá)不到900 V。

實(shí)際三相380伏輸入IGBT的耐壓是1200伏，經(jīng)常要求在800伏以內(nèi)工作。考慮到如果電壓上升，會(huì)有一個(gè)慣性問(wèn)題，就是你馬上讓制動(dòng)電阻工作，母線電壓不會(huì)很快下降。所以很多變頻器設(shè)計(jì)在700伏左右通過(guò)制動(dòng)單元啟動(dòng)制動(dòng)電阻，以降低母線電壓，避免進(jìn)一步?jīng)_高。

因此，制動(dòng)電阻設(shè)計(jì)的核心是考慮電容器和IGBT模塊的耐壓，防止這兩個(gè)重要器件被母線的高壓擊穿。如果這兩個(gè)部件壞了，變頻器就不能正常工作。

快速停車要制動(dòng)電阻，瞬間加速也需要

變頻器的母線電壓之所以會(huì)變高，是因?yàn)樽冾l器經(jīng)常使電機(jī)工作在電子制動(dòng)狀態(tài)，并使IGBT經(jīng)過(guò)一定的導(dǎo)通順序。利用電機(jī)的大電感電流，不會(huì)突然產(chǎn)生高電壓給母線電容充電。這時(shí)，讓電機(jī)快速減速。此時(shí)如果沒(méi)有制動(dòng)電阻及時(shí)消耗母線的能量，母線電壓會(huì)繼續(xù)升高，威脅逆變器的安全。

如果負(fù)載不重，又沒(méi)有急停要求，這種情況下就不需要使用制動(dòng)電阻。即使安裝了制動(dòng)電阻，也不會(huì)觸發(fā)制動(dòng)單元的工作閾值電壓，制動(dòng)電阻也不會(huì)投入運(yùn)行。

除了重載減速情況下需要增加制動(dòng)電阻和制動(dòng)單元進(jìn)行快速制動(dòng)外，其實(shí)如果滿足啟動(dòng)時(shí)間重和啟動(dòng)時(shí)間極快的要求，制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻也需要配合啟動(dòng)。以前試過(guò)用變頻器驅(qū)動(dòng)專用沖床，要求變頻器加速時(shí)間設(shè)計(jì)為0.1秒。此時(shí)啟動(dòng)滿載，雖然負(fù)載不是很重，但由于加速時(shí)間太短，此時(shí)母線電壓波動(dòng)較大，也可能出現(xiàn)過(guò)壓或過(guò)流。分析，由于啟動(dòng)時(shí)間過(guò)短，母線電容電壓瞬間被掏空，整流器瞬間有大電流充電進(jìn)來(lái)，導(dǎo)致母線電壓突然變高，使母線電壓波動(dòng)過(guò)大，可能瞬間超過(guò)700伏。制動(dòng)電阻的加入可以及時(shí)消除這種波動(dòng)的高電壓，使逆變器工作在正常狀態(tài)。

還有一種特殊情況，在矢量控制情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和速度方向相反，或者電機(jī)在零轉(zhuǎn)速下工作，輸出100%轉(zhuǎn)矩。比如起重機(jī)掉重停在半空中，在放線和放線的情況下需要進(jìn)行轉(zhuǎn)矩控制，這樣電動(dòng)機(jī)就需要工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài)，持續(xù)的電流就會(huì)反向充入母線電容。通過(guò)制動(dòng)電阻，可以及時(shí)消耗能量，保持母線電壓平衡穩(wěn)定。

很多小型變頻器，比如3.7KW的，往往內(nèi)置了制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻，應(yīng)該是因?yàn)槟妇€電容的降低。然而，低功率電阻器和制動(dòng)單元并不那么昂貴。