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安川變頻器制動單元

制動單元，全稱為“變頻器型能耗制動單元”，或者是“變頻器型能量回饋單元”，主要用于控制機械負載比較重的、制動速度要求非常快的場合，將電機所產生的再生電能通過制動電阻消耗掉，或者是將再生電流反饋回電流。
一、制動單元的產生背景
　　在變頻調速系統中，降速的基本方法就是通過逐步降低給定頻率來實現。當拖動系統的慣性較大，電機的轉速的下降將跟不上電機同步轉速的下降，即電機的實際速度比其同步速度高，此時電機轉子繞組切

割旋轉磁場磁力線的方向和電機恒速運行時正好相反，轉子繞組的感應電動勢和電流的方向也都相反，所產生的電磁轉矩也就和電機旋轉方向相反，電動機將出現負轉矩，此時的電動機實際為發電機，系統處于再生制動狀態，將拖動系統的動能回饋到變頻器直流母線上，使直流母線電壓不斷上升，甚至達到危險的地步（變頻器損壞等）。
二、制動單元的主要功能
　　在某些應用場合，需要快速降速，根據異步電動機原理可知，若滑差越大轉矩也越大，同理制動轉矩將隨著降速速率的加大而增大，使系統降速時間大大縮短，能量回饋大大加快，直流母線電壓快速上升，因此必須將該回饋能量迅速消耗掉，保持直流母線電壓在某一安全范圍以下。制動單元系統的主要功能就是能快速將該能量消耗掉（能量由制動電阻轉換成熱能散發）。它有效的彌補了普通變頻器的制動速度慢、制動轉矩小（≤20％額定轉矩）的缺點，對于一些需快速制動但頻度較低的場合非常適用。
三、制動單元的動作過程
　　3.1、當電動機在外力的作用下減速時，電機以發電狀態運行，產生再生能量。其產生的三相交流電動勢被變頻器逆變部分的六個續流二極管組成的三相全控橋整流，使變頻器內直流母線電壓持續升高。
　　3.2、當直流電壓達到某一電壓（制動單元的開啟電壓）時，制動單元功率開關管開通，電流流過制動電阻。
　　3.3、制動電阻釋放熱量，吸收再生能量，電機轉速下降，變頻器直流母線電壓降低。
　　3.4、當直流母線電壓降到某一電壓（制動單元停止電壓）時，制動單元的功率管關斷。此時沒有制動電流流過電阻，制動電阻在自然散熱，降低自身溫度。
　　3.5、當直流母線的電壓重新升高使制動單元動作時，制動單元將重復以上過程，平衡母線電壓，使系統正常運行。
四、制動單元的優點
　　由于制動單元的工況屬于短時工作，即每次的通電時間很短，在通電時間內，其溫升遠遠達不到穩定溫升；而每次通電后的間歇時間則較長，在間歇時間內，其溫度足以降到與環境溫度相同，因此制動電阻的額定功率將大大降低，價格也隨之下降；另外由于IGBT只有一個，制動時間為ms級，對功率管開通與關斷的暫態性能指標要求低，甚至要求關斷時間盡量短，以減少關斷脈沖電壓，保護功率管；控制機理也相對簡單，實現較為容易。

4. 編制 PLC 程序并進行模擬調試

在繪制完電路圖之后，就可以著手編制 PLC 程序了。當然可以用上述方法編程。在編程時，除了要注意程序要正確、可靠之外，還要考慮程序要簡捷、省時、便于閱讀、便于修改。編好一個程序塊要進行模擬實驗，這樣便于查找問題，便于及時修整個程序完成后一起算總帳。

5. 制作控制臺與控制柜

在繪制完電器、編完程序之后，就可以制作控制臺和控制柜了。在時間緊張的時候，這項工作也可以和編制程序并列進行。在制作控制臺和控制柜的時候要注意選擇開關、按鈕、繼電器等器件的質量，規格必須滿足要求。設備的安裝必須注意安全、可靠。比如說屏蔽問題、接地問題、高壓隔離等問題必須妥善處理。

6. 現場調試

現場調試是整個控制系統完成的重要環節。任何程序的設計很難說不經過現場調試就能使用的。只有通過現場調試才能發現控制回路和控制程序不能滿足系統要求之處；只有通過現場調試才能發現控制電路和控制程序發生矛盾之處；只有進行現場調試才能后實地測試和后調整控制電路和控制程序，以適應控制系統的要求。

7. 編寫技術文件并現場試運行

經過現場調試以后，控制電路和控制程序基本被確定了，整個系統的硬件和軟件基本沒有問題了。這時就要全面整流技術文件，包括整理電路圖、PLC 程序、使用說明及幫助文件。到此工作基本結束。

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一個聲控開關控制的照明燈控制程序的梯形圖舉例

 試設計一個照明燈的控制程序。當接在I0.0上的聲控開關感應到聲音信號后，接在Q0.0上的照明燈可發光30S。如果在這段時間內聲控開關又感應到聲音信號，則時間間隔從頭開始。這樣可確保后一次感應到聲音信號后，燈光可維持30S的照明。

答案：參考梯形圖

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一些任務是間歇性的，但他們需要知道操作的后狀態。這是一種典型的操作。要記住的是，什么構成一個模式?程序是怎樣分配使得它滿足兩個要求?使用ALT指令能處理一種簡單的這個/那個的情況。

這種編程形式在很多情況中可以見到。不過經常地，使用都略有不同。在某一場合中，一臺機器可能被起動;在另一場合中，一個排氣扇可能在循環與排氣間轉換。不同情況下，問題的初始表現并不能讓人想起相同的解決方法。

對于本節的例子黑板擦來說，也是奴此。編程者的初始反應是它與起動一臺機器或改變一個模式不一樣。然而，如果忽略實際應用，只研究對象運行所要求的事件或序列，那么在這些不同的應用中能提取出相似之處。

這個目的不能獨立地達到，因為實際問題確實訪礙某些理想操作的發生。要記住的是，觀察一個問題的方法不止一種，這個非常短小精悍的擦黑板程序就是其中一種方法。

　　由于有以上優點，因此它廣泛應用于起重機等勢能負載及需快速制動但為短時工作制的場合。
五、制動電阻
　　電動機在工作頻率下降過程中，將處于再生制動狀態，拖動系統的動能要反饋到直流電路中，使直流電壓UD不斷上升，甚至可能達到危險的地步。因此，必須將再生到直流電路的能量消耗掉，使UD保持在允許范圍內。制動電阻就是用來消耗這部分能量的。
　　每個變頻器都有制動單元（小功率是制動電阻,大功率是大功率晶體管GTR及其驅動電路）,小功率的是內置的，大功率的是外置的。