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能耗制动器

阅读：460发布：2020-05-14

IPRDB可以提供能耗制动器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型涉及交流传动系统制动装置领域的能耗制动器，它提供了一种能耗制动器，包括以绝缘栅双极晶体管为开关元器件的能耗制动器和接触器式能耗制动器，接触器式能耗制动器的接触器开关触点与所述绝缘栅双极晶体管的发射极、集电极相连，接触器式能耗制动器与以绝缘栅双极晶体管为开关元器件的能耗制动器并联接在变频器直流母线端子上，接触器式能耗制动器的控制驱动单元另外还需外接电源。进一步的，绝缘栅双极晶体管、接触器分别带有电流检测开关、辅助触点开关，电流检测开关、辅助触点开关分别连接第一计数器、第二计数器，故障报警装置比较第一计数器、第二计数器的计数值，当两计数值不等时，进行故障报警。本装置具备很强的抵抗现场恶劣环境能力，适用范围广，稳定运行时间长，能实现自我诊断故障，达到免维护的效果。，下面是能耗制动器专利的具体信息内容。

1、一种能耗制动器，包括以绝缘栅双极晶体管为开关元器件的能耗制动 器，其特征在于：它还包括接触器式能耗制动器，所述接触器式能耗制动 器的接触器开关触点与所述绝缘栅双极晶体管的发射极、集电极相连，所 述接触器式能耗制动器与以绝缘栅双极晶体管为开关元器件的能耗制动器 并联接在变频器直流母线端子上，所述接触器式能耗制动器的控制驱动单 元另外还连接一个电源。

2、根据权利要求1所述的能耗制动器，其特征在于：所述绝缘栅双极晶 体管的集电极与变频器直流母线端子之间连接带电流检测开关的电流互感 器，当电流互感器有电流通过时，该电流检测开关闭合，所述电流检测开 关连接第一计数器，所述第一计数器用于记录所述电流检测开关的闭合次 数；所述接触器带有辅助触点开关，当接触器闭合时，该辅助触点开关闭 合，该辅助触点开关连接第二计数器，所述第二计数器记录所述辅助触点 开关的闭合次数。

3、根据权利要求2所述的能耗制动器，其特征在于：还包括报警装置， 该报警装置比较所述第一计数器和第二计数器的计数值，当两个计数值不 相等时，发出报警信号。

说明书全文

技术领域

本实用新型涉及交流传动系统制动装置领域，具体涉及能耗制动器。

背景技术

在交流传动系统中当负载为大惯性环节且起停相对频繁，为防止在需 要停机时由于惯性的存在使电机处于发电状态，其产生的电能经由续流二 极管回馈到变频器直流母排上造成过电压进而损坏变频器的故障，必须加 装能耗制动装置。
目前，市场上大量使用的是以绝缘栅双极晶体管(英文简称IGBT)为 开关元器件的新型能耗制动器，该类能耗制动器具有响应速度快、驱动功 耗低及工作频率高等优点，但是这类能耗制动器与驱动电路、变频器的连 接线长度必须控制在一定距离内，使得该能耗制动器暴露在工作现场。对 于环境恶劣的，例如有的工作现场存在酸碱泄漏，随着时间的积累，制动 单元的IGBT控制驱动器PCB板被大面积腐蚀，驱动部份的损坏直接导致 IGBT功能异常甚至烧毁，相当于能耗制动电阻回路始终开路，在停车制 动时，电量无法消耗在能耗电阻上，使得变频器内直流母排电压瞬间上升， 导致变频器内电容器烧毁，变频器损坏，因此该类能耗制动器抗干扰，抗 恶劣环境的能力差。另外，市场上还有少量老式的以接触器为开关元器件 的能耗制动器，例如宜昌自动化所生产的YAB-2型能耗制动器，由于其开 关元器件为机械式结构，导致它存在响应速度慢、频繁工作能力差、稳定 性差等缺点。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能耗制动器，它具有响应 速度快、驱动功耗低及工作频率高等优点，同时克服现有能耗制动器，抗 干扰、抗恶劣环境能力差的缺点。
为解决上述技术问题，本实用新型提供的能耗制动器的技术方案为： 一种能耗制动器，包括以绝缘栅双极晶体管为开关元器件的能耗制动器， 其特征在于：它还包括接触器式能耗制动器，所述接触器式能耗制动器的 接触器开关触点与所述绝缘栅双极晶体管的发射极、集电极相连，所述接 触器式能耗制动器与以绝缘栅双极晶体管为开关元器件的能耗制动器并 联接在变频器直流母线端子上，所述接触器式能耗制动器的控制驱动单元 另外还连接一个电源。
作为进一步改进，所述绝缘栅双极晶体管的集电极与变频器直流母线 端子之间连接带电流检测开关的电流互感器，当电流互感器有电流通过 时，该电流检测开关闭合，所述电流检测开关连接第一计数器，所述第一 计数器用于记录所述电流检测开关的闭合次数；所述接触器带有辅助触点 开关，当接触器闭合时，该辅助触点开关闭合，该辅助触点开关连接第二 计数器，所述第二计数器记录所述辅助触点开关的闭合次数。
更进一步的，本能耗制动器还包括报警装置，该报警装置比较所述第 一计数器和第二计数器的计数值，当两个计数值不相等时，发出报警信号。
采用上述技术方案的能耗制动器，以绝缘栅双极晶体管为开关元器件 的能耗制动器和一个以接触器为开关元器件的能耗制动器并联运行，在正 常工作的情况下，绝缘栅双极晶体管为开关元器件的IGBT的开关，与以 接触器为开关元器件的接触器先后吸合，即使有其中一个损坏，仍然能够 确保制动单元的制动，这样给系统的制动加上双保险，提高整个系统的抗 干扰能力。而且，通过比较计数器上IGBT开关与接触器开关的闭合次数， 可以判断两个能耗制动器是否正常，为检修提供了判断依据。
因此，该实用新型适用范围广泛，尤其具备很强的抵抗现场恶劣环境 能力，稳定运行时间长，能实现自我诊断故障，达到免维护的效果。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步具 体说明。
图1为本实用新型的结构原理示意图。

具体实施方式

本具体实施方式以某厂矿企业所使用的泰勒预搭接焊机行进架系统 的能耗制动器为例进行进一步说明。泰勒预搭接焊机的行进架系统属于大 惯性环节，启停相对频繁，在该焊机行进架系统所属的功率为7.5KW，型 号为ABB ACS800的行进电机变频器加装了制动单元，该制动单元采用ABB ACS-BRK-C型能耗制动器，这是一种典型的以IGBT为开关元器件的新型 能耗制动器，其内部结构如图1中虚线框1所示，包括能耗电阻R、IGBT 开关及其对应的驱动控制器，上述器件安装在一个箱体内，考虑到制动电 阻散热问题，整个箱体有栅栏式开口，该箱体置于现场传动柜柜旁。
在ACS-BRK-C能耗制动器上并联一个包括YAB型控制驱动单元的接触 器式能耗制动器，接触器式能耗制动器的结构如图1中虚线框2所示。 ACS-BRK-C制动单元的Uc+及Uc-端子与变频器直流母线端子相连接，其 IGBT功率管的发射极、集电极及栅极G都有端子引出，将接触器KM的触 点与发射极E、集电极C相连，并联在IGBT两端，接触器型能耗制动器 另外有单独的220V工作电源连接接触器型能耗制动器的控制驱动单元。
从理论上推算，普通接触器有三对交流触点KM，每对交流触点KM的 额定电压是500V，而交流接触器触点用于直流电路其耐受电压则大于 500V，将接触器式能耗制动器的三对触点串联接在IGBT的发射极E、集 电极C。三对触点串联以后，耐压可达1500V，具有较大富裕量。而且由 于直流电路在接通和断开过程中的电弧比交流电路严重得多，将接触器的 三对触点串联以后，还可以起到分割电弧的作用，有利于灭弧。考虑到接 触器有可能比较频繁地接通和断开，故主触头的额定电流应适当地选大一 些，一般说来，可按制动电流的1.5～2倍进行选择，计算如下：直流母 排平均电压650V，制动电阻阻值32欧姆，于是，I＝650/32＝20A，取其两 倍的值为40A，即接触器触头电流40A即可。
在理想状态下，控制接触器的信号与控制IGBT的信号为同时到达， IGBT的开关速度与损耗、驱动回路密切相关，大致区间在30-130ns之 间；而接触器的响应时间通过示波器观察，大多在20ms以内。显然IGBT 的开关响应速度远远超过接触器的响应速度，但是实践证明20ms的响应 时间已经足够对变频器进行保护，即，在两个并联的能耗制动器中任意一 个正常工作时，均可以起到对变频器的制动保护作用。因此提高了变频器 的制动保护安全性能。
进而，为便于设备的检修维护，本实用新型还设有故障报警提示装置。 如图1所示，接触器KM的带有辅助触点开关KM1，辅助触点开关KM1为 常开点，当接触器KM闭合时，辅助触点开关KM1闭合。电流互感器L带 有电流检测开关KL，电流检测开关KL为常开，电流互感器L安装在IGBT 的集电极C的支路上，当电流互感器L检测到所在回路有电流通过时，电 流检测开关KL闭合。将辅助触点开关KM1、电流检测开关KL这两个无源 接点引入到该焊机行进架系统的PLC富余的DI模块中，即，将KM1、KL 这两个开关量的地址分别引入PLC的计数器模块，计数器模块包括第一计 数器和第二计数器，分别记录并输出KM1、KL这两个开关量的闭合次数。 正常情况下IGBT、接触器都要先后吸合，并且它们吸合的总次数是相等 的，而如果其中一路出现故障，则其吸合总次数将比另外一路要少。因此， 如果第一计数器和第二计数器的计数值相等，说明两种能耗制动器均工作 正常；当两个记数值不相等时，说明计数值小的那一路计数器对应的能耗 制动器出现故障，需要检修。由此，在该系统的PLC中还包括自动报警器， 该自动报警器自动比较KL、KM1分别连接的第一计数器和第二计数器的计 数值，当两个计数值不相等时发出报警信号。
采用上述技术方案后，由于存在两种能耗制动器的双保护，确保了连 续机组能够安全生产运行，另一方面，具备了只能自诊断功能，可以及时 将故障信息通知维护使用者，以备在停机或者检修时能快速维护。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而 非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普 通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替 换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新 型的权利要求范围当中。
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