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1、淺談回生電阻選用 一、前言 回生電阻通常用來釋放能量，而回生能量的產生是透過馬達突然減速或急停動作時，吸收馬達運轉所產生的能量，而馬達以電動機轉換為發電機角色，將回生能量傳輸給有安裝回生電阻的回生電路，並且以熱能的方式進行釋放。 二、動作原理 驅動器的 AC 交流電經過橋整後 ， 由交流轉換為直流 ， 然後經由直流電路的 PWM切換產生電子換相功能驅動馬達動作。而在直流電路中，回生電阻以串聯的方式與回生電路開關串聯。當馬達急停所產生的能量便是回生電路動作時，電流回流至 DC 電路。由於逆向 DC 電流不能由橋整返回至 AC 電源，因此能量無法洩放，導致能量儲存於電容器中，造成 DC 電壓升高。
2、當 DC 電壓達到回生電路允許動作條件，回生晶體開啟釋放回生能量，直至 DC 電壓小於回生電路關閉動作條件，回生晶體關閉。以 TT 公司的 WDBR 系列回生電阻為例，允許回生晶體開啟時間，最短為 1 毫秒，最長可達到 2 秒，而回生晶體開啟時間和回生晶體關閉時間的 ON/OFF 比例為 1:5 或 1:10 此為 TT 公司的 WDBR 系列建議值。然而業界並沒有對 ON/OFF 時間比例有明顯統一標準，而長時間過度頻繁使用將導至回生電阻及回生晶體壽命減短。 三、選用回生電阻條件 1.影響回生電阻選用條件有回生瞬間功率、回生平均功率、回生工作週期，以及使用過程中的回生持續功率、溫度等等。 2
3、.慣性慣量負載依馬達類型不同而有所不同，搭配驅動器的回生電阻也因馬達所搭配機構不同而有所變化。 3.利用所知的瞬間功率及上限電壓條件，由歐姆定律導出的計算公式，算出回生電阻阻值大小。 4.回生電阻的最小阻值是由開關的電流值決定的，只要確定回生電流不會超出開關的耐受度，就可以選擇回生電阻最大或最小值。 四、簡易回生電阻計算公式 2=角RVI =回生電秒角速60/*2NWr)(RPMN最高轉速=td =tdWr /=啟動時間角加速WrTrPr=額定轉矩Pr = 使用馬達最大功safe =safeTrTe*=啟動轉矩安全TeJtb/*=回生動作時間J2*JeffKe =動能= 慣性慣= 效efftb
4、KePav/=回生動作平均功tofftcdcOFFON/=時間比回生電阻dcPavPc*=回生持續功tc)/(*Pr*TeTebsafePi =回生瞬間功= 最佳額定回生動作時間最佳額定回生關閉時間=toff5:110:1:ortofftcWDBRTT=建議比為tcJTeb/*=最佳額定回生動作轉矩PiVR2 =回生電阻上限電壓=V)/(60tofftc +=回生動作頻JGD42=慣性慣負載42GDJ =or22100001cmKgmKg=單位轉換2GD=容許慣性慣範例 1： 計算 200W 的回生電阻阻值，驅動器系統回生開關額定電流為 10A，轉速為2500RPM，慣性慣量負載 ，直流升壓為
5、 500V，假設啟動時間為 0.8sec，安全率為 1.25 倍，最佳額定回生動作時間為 0.5 秒，效率為0.8，回生電阻 ON/OFF 時間比例為 1:10。 22mGD試計算回生瞬間功率、回生平均功率、回生持續功率、回生電阻阻值、回生頻度為何? Ans: 角速度 = (2 * 3.14 * 2500) / 60 = 261.67 (rad/sec) 角加速度 = 261.67 / 0.8 = 327.08 (rad/sec) 額定轉矩 = 200 / 261.67 = 0.765 (N.m) 啟動轉矩 = 0.765 * 1.25= 0.956 (N.m) 81.112cKg=)(2.2
6、84/81.1122cmKg =)2慣性慣量負載 J = 單位轉換 = (00282. 0)(2 .282mKgcmKg=回生動作時間 = 0.00282 * 327.08 / 0.956 = 0.965 (sec) 動能 = 0.8 * 0.00282 * = 241.35 (W) 208.327回生動作平均功率 = 241.35 / 0.965 = 250.1(W) 最佳額定回生動作轉矩 = 0.00282 * 327.08 / 0.5 = 1.845 (N.m) 回生電阻 ON/OFF 時間比例 dc= 0.5 / 10 = 0.05(倍) 回生持續功率 = 250.1 * 0.05 =
7、 12.5 (W) 回生瞬間功率 = 200 * 1.25 * (1.845 / 0.956) = 482.48 (W) (註)選擇回生電阻瓦數需大於此值 回生電阻 = / 482.48 = 518.156 () 2500回生電流 = 500 / 518.156 = 0.965A (註)選擇回生開關耐受度需大於此值 回生動作頻度=60/(0.5+5)=11 次(每分鐘) 範例 2： 將範例 1 回生電阻 518.156()降低至 150()是否可以正常使用? 回生電流 = 500 / 150 = 3.34A (註)將回生電阻更改為 150()，計算電流為3.34A 遠小於目前回生開關 10A 耐受度，故不會影響回生電路的使用。 結論： 1. 由以上範例所示，計算瞬間功率是為決定回生電阻瓦數，計算回生電阻阻值是決定回生開關耐受度，此為此章重點。 2. 以範例 1，回生動作頻度計算為 11 次當標準時，回生動作超出標準時，長時間使用回生電阻及回生晶體耐受度壽命減短及容易燒毀。導至此原因為回生能量未釋放完畢，即又新增一組回生能量，此回生能量是累加的，故容易超出零件額定值範圍。 參考文獻: TT ： www.welwyn-
