Eine VFD-Bremslösung wird verwendet, um die beim Abbremsen oder Stillsetzen eines Motors entstehende regenerative Energie zu verarbeiten, eine übermäßige DC-Zwischenkreisspannung zu verhindern und einen sicheren sowie effizienten Systembetrieb zu gewährleisten. Übliche Lösungen umfassen das dynamische Bremsen und das regenerative Bremsen, die je nach Lastcharakteristik, Energieeffizienz und Kostenanforderungen ausgewählt werden können.

In einem Frequenzumrichter-Steuerungssystem werden das Abbremsen und Stillsetzen des Motors durch schrittweises Verringern der Frequenz erreicht. Im Moment der Frequenzabsenkung sinkt die Synchrondrehzahl des Motors entsprechend, während die Rotordrehzahl aufgrund der mechanischen Trägheit unverändert bleibt. Wenn die Synchrondrehzahl w_1 niedriger wird als die Rotordrehzahl w, verschiebt sich die Phase des Rotorstroms um nahezu 180 Grad, wodurch der Motor vom Motorbetrieb in den Generatorbetrieb übergeht. Gleichzeitig wird das Drehmoment an der Motorwelle zu einem Bremsmoment T_e, das die Motordrehzahl schnell reduziert und den Motor in einen regenerativen Bremszustand versetzt. Die vom Motor regenerierte elektrische Energie P wird über die Freilaufdioden durch Vollweggleichrichtung in den DC-Zwischenkreis zurückgespeist. Da die elektrische Energie im DC-Zwischenkreis nicht über die Gleichrichterbrücke ins Netz zurückgespeist werden kann, wird sie nur vom eigenen Kondensator des Umrichters aufgenommen. Obwohl andere Komponenten elektrische Energie verbrauchen können, sammelt der Kondensator dennoch kurzzeitig Ladung an, was eine “Pumpspannung” bildet und die DC-Spannung Ud ansteigen lässt. Eine zu hohe DC-Spannung kann verschiedene Komponenten beschädigen. Daher müssen Maßnahmen ergriffen werden, um diese regenerative Energie zu verarbeiten. Unser Unternehmen bietet die folgenden zwei Lösungen an.

Lösung A: Dynamisches Bremsen
Diese Methode verbraucht die regenerative Energie über einen Bremswiderstand. Ihr Funktionsprinzip besteht darin, mithilfe eines Choppers (auch als Bremseinheit bezeichnet) den Bremswiderstand zur Energieaufnahme im DC-Zwischenkreis zu steuern und so eine schnelle Abbremsung zu erreichen. Diese Lösung zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau, niedrige Kosten und ein hohes Bremsmoment aus und verursacht keine Netzverschmutzung. Allerdings kann die regenerative Energie nicht zurückgewonnen werden. Sie eignet sich für Anwendungen, bei denen die Kosten sensibel sind oder geringe Anforderungen an die Netzstabilität bestehen, wie z. B. in Standard-Zentrifugen oder Hobelmaschinen.

Lösung B: Regeneratives Bremsen
Diese Methode wandelt die regenerative Energie mittels Wechselrichter in Wechselstrom mit gleicher Frequenz und Phase um, um sie ins Netz zurückzuspeisen. Durch den Einsatz aktiver Wechselrichtertechnologie wird ein Energierecycling ermöglicht, die Systemeffizienz verbessert und ein Vier-Quadranten-Betrieb unterstützt. Allerdings ist eine stabile Netzspannung erforderlich (Spannungsschwankungen dürfen 15 % nicht überschreiten), da sonst leicht Kommutierungsfehler auftreten können. Es besteht zudem ein Risiko der Oberschwingungsbelastung, und die Steuerungskomplexität sowie die Kosten sind relativ hoch. Sie eignet sich für Anwendungen, die häufiges Bremsen erfordern und eine stabile Netzversorgung aufweisen, wie z. B. bei potenziellen Lasten in Kränen und Aufzügen.