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在工业自动化机械中,再生制动是一种利用电机(及其驱动器)的现有结构和能量以及专用子组件来减慢、停止和重新驱动电机轴的技术。再生制动技术为摩擦离合器和制动器提供了高度可控和效率较高(且不说结构紧凑)的替代品。简而言之,与再生制动有关的电路会将电机旋转转子和任何附加负载的动态机械能转化为电能。接着电能被回馈到电力线路中,用于其他用途或耗散。
电机能量回收最初在年代初期应用于汽车,之后在年代应用于铁路,随着第一款混动客车(该车使用制动能量为车载电池充电)的问世而首次使用再生一词。如今,再生制动行业应用(和设计变型)随处可见。
1.动态制动(有时称为再生电阻器制动)是一种再生能量利用形式,但与所谓的真正再生制动不同。在这种形式中,系统的驱动器(因其定义功能也称为逆变器)通过废热形式来耗散电机转子的转动能,从而使电机完全制动,仅此而已。例如,自动化机械上的运动轴可能会在其电机运行时突然关闭。通常系统摩擦力低到足以让转子惯性滑行,很明显这就是失控。惯性滑行会一直持续至动能耗尽,这可能需要相当长的时间,同时还会带来机器损坏或人员受伤的风险。动态制动通过将转子动能转换为电能,让电机更快地停止,从而解决了这一问题。这一转换过程由调压式电阻器执行,通过该电阻器将能量以热量的形式散发出去。
许多电机驱动器,尤其是数字伺服放大器,都具有内置电阻器,用于此类散热式能量耗散。但是,如果电机驱动轴的再生能量超过了驱动电阻器的组合额定值,则可能需要外接再生电阻器组。这在负载电机惯量比较大的轴上相当典型。
当再生制动系统采用外部附加的制动电阻器时,该电阻器通常连接在电机驱动的端子之间;然后,系统调整软件可以检测并分析附加电阻器及其散热能力。常见的电阻器形式是在铝外壳中填充高导热率材料,以便快速散热。快速散热对于连续制动应用尤为重要。
.再生制动与动态制动的不同之处在于,前者将机械产生的电能反馈到主电源或共用直流母线,以保留再生能量用于:
再次用于制动
被制动轴的再驱动
为系统上的其他轴供电
工业自动化中的再生制动系统有时被称为线路再生单元,这些系统大多数采用绝缘栅双极晶体管(IGBT),允许电机与电源之间的双向动力流动——这是使用二极管的传统逆变器桥无法做到的。请注意,这种IGBT的使用与当今一些基于牵引驱动器的电动车辆应用形成了对比。如需了解关于此类驱动器所用宽带隙半导体(如碳化硅(SiC))的更多信息,请阅读有关该主题的digikey.
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