智能車模電機驅動上制動電阻的作用分析
2020-11-24 電子發燒友智能車模電機驅動上制動電阻的作用分析
卓晴 發表於 2020-11-24 14:29:04
制動電阻也稱為動能制動電阻（dynamic braking resistor），它主要是將被制動的機械系統的機械動能耗散在功率電阻上以制動機械系統。為什麼在某些伺服電機驅動器上有制動電阻？在智能車模電機驅動上是否也需要加制動電阻？
制動電阻也稱為動能制動電阻（dynamic braking resistor），它主要是將被制動的機械系統的機械動能耗散在功率電阻上以制動機械系統。
當由電機驅動的機械系統在制動狀態時，此時電機就會轉換成發電機，它將機械系統的制動力矩轉換成電能。如果電機的驅動系統不具備逆變功能，即將電重新轉換成一次能源回饋到電網，或者蓄電池內，那麼只能通過功率電阻來消耗掉制動能量。否則這些能量無處可去，就會造成驅動電路內部過壓，過流，損壞驅動電路。
本質上講，小型車模在減速制動的時候，車模的動能也需要被消耗掉，車模才能夠停止。
車模動能消耗的途徑包括有：模輪胎與地面的摩擦阻力、車模電機到車輪的傳動阻力、電機吸收機械能轉變成電能消耗在驅動電路中、轉變成電能重新反充到車載電池中。
在一個車模輪子上增加有一個質量塊，來模擬整車運行時慣性質量。通過齒輪上的光碼盤可以測量車輪轉速。下面通過實驗可以看一下車輪減速時的情況。
車模減速最簡單的一種情況，就是不再給電機施加驅動電壓。即將電機與驅動電路斷開。如果電機驅動模塊有使能端，將使能端至於緊緻狀態，驅動模塊輸出埠呈現高阻狀態，此時相當於將電機從電路中斷開。
車模的機械動能只能消耗在與地面的摩擦力以及傳動系統的阻力中。一般情況下，摩擦阻力與速度無關，是一個常量，所以車輪減速加速度是一個恆定值。車速直線下降。
下圖顯示了電機從驅動電路斷開之後，速度下降的情況。
上圖顯示，電機近似勻速減速，經過大約1秒鐘，速度減少到0。這是依靠車模內部機械摩擦力消耗動能，減速過程有點慢。
車模減速的第二種情況，就是講電機驅動電壓降至0，此時相當於將電機兩端短路。電機轉動所產生的反向感應電動勢就會通過驅動電路形成迴路，產生制動阻尼電磁力矩。
此時電機的動能，一部分就通過電機制動力矩轉換成電能，消耗在驅動電路中。由於增加了電機制動力矩，車模停止速度就加快了。下圖顯示了電機驅動電壓降低到0時，減速曲線，速度降低到0隻需要0.5秒。
由於電機制動電流與反向感應電動勢成正比，也就是與轉速成正比，所以電機制動力矩與速度成正比，呈現阻尼特性。速度下降不再是線性下降。
這種情況下，電機轉子內阻、驅動電路功率管內阻就形成了制動電阻，消耗了所有電機制動發出的電能。由於車模質量比較小，這部分能量還不足以燒壞電機和驅動電路。如果車模質量進一步增大，這種制動方式就會出現危險。
好在車模比較小，所以為了進一步加快制動效果，還可以通過反向施加電壓來提高電機制動力矩。下面是通過施加相同的反向電壓，車模速度的變化情況。
上圖可以看出，車模的速度下降更快，從正轉變為反轉。如果是為了停止車模，則需要在車輪轉速出現反轉時停止施加反向電壓，及時停止車模。
下圖對比了以上三種制動方式：電機與驅動電路斷開、電機驅動電壓為0、施加反向電壓。
反向施加電壓減速最快。在同樣的轉速下，施加反向電壓只需要0.2秒左右就完成車模停止。
施加方向電壓的大小與車模停止時間之間的關係如下圖所示。一方面反向電壓越大，車模停止時間越小。但當反向電壓超過一定數值之後，停止時間就趨向於常數。這是由於電機內部的電感、電阻阻礙了制動電流快速增長的原因。
上面三種方式制動，車模的動能都會消耗在摩擦阻力、電機內阻和驅動電路內阻中，不會產生再生電能反充到車模電池中。
如果希望將車模動能反充到電池中再利用，則需要制動時，將電機兩端的驅動電壓降低，但不到0，或者反向，此時電機的感應電動勢就會通過驅動電路逆變電能，反充到驅動電路母線上。如果母線上有蓄電池，這部分電能將會反充到電池內。
下面動圖顯示電機電壓突然降低時，電機驅動電流變化。
電機驅動電壓突變時，電機電流也會都突變，基本上突變前期都是反向電流。如果電機驅動電壓沒有突變到0，或者反向，此時反向電流就會形成再生電能，反向回饋到驅動電路母線上。如果機械運動系統動能很大，再生電能就會很可觀。
將再生電能重新逆變到電網，或者蓄電池中則可以節省能源。
對於中小功率的伺服電機，為了減少設計成本，一般不包括逆變電路。所以只能將制動再生電能通過電阻消耗掉。
對於小型的車模，制動電阻也可以省略掉，直接使用電機內阻和驅動電路板內阻還消耗再生電能。
編輯：hfy
聲明：本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人，不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用，如有內容圖片侵權或者其他問題，請聯繫本站作侵刪。 侵權投訴
相關焦點
-
計算制動電阻的方法及對比分析
，電機減速時，如果變頻器的輸出頻率對應的轉速小於電機的實際轉速，那麼電動機將工作在發電狀態，向變頻器直流部分的電容充電，當電壓高於閥值電壓，制動迴路將被接通，電流通過制動電阻放電產生熱量，達到消耗再生能量的目的。 -
伺服電機的制動方式與原理,伺服電機的控制方法
（1） 動態制動器（又稱能耗制動）由動態制動電阻組成，在故障、急停、電源斷電時通過能耗制動縮短伺服電機的機械進給距離。 （2） 再生制動（又稱回饋制動）是指伺服電機在減速或停車時將制動產生的能量通過逆變迴路反饋到直流母線，經阻容迴路吸收。 2、機械制動法 電磁製動是通過機械裝置鎖住電機的軸。 用戶往往對電磁製動、再生制動、動態制動的作用混淆，選擇了錯誤的配件。 -
電磁碟式制動器BFK16電機制動【冀州】
電磁碟式制動器BFK16電機制動【冀州】因而制動器效能受摩擦係數的影響較小，即效能較穩定;浸水後效能降低較少，而且只須經一兩次制動即可恢復正常;在輸出制動力矩相同的情況下，尺寸和質量一般較小;制動盤沿厚度方向的熱膨脹量極小，不會象制動鼓的熱膨脹那樣使制動器間隙明顯增加而導致制動踏板行程過大;較容易實現間隙自動調整，其他保養修理作業也較簡便 -
江西電磁製動電機去哪裡_北京嘉時捷電機簡約而不簡單
卷揚式建築吊籃提升機制動系統一般採用閘瓦式制動器，其工作原理是當電機接入電源時，制動器的電磁線圈同時接通電源，由電磁吸力作用，電磁鐵吸引銜鐵並壓縮彈簧，剎車片與剎車輪脫開，電機運轉。當切斷電源，制動器電磁鐵失去電磁吸力，彈簧力推動剎車片壓緊剎車輪，在摩擦力矩的作用下，電機立即停止轉動。的直流圓盤制動器安裝在電機非軸伸端的端蓋上。當制動電動機接入電源，制動器也同時工作。 -
電動車的制動系統與燃油車有何不同?
制動系統是汽車安全的一道重要屏障，電動汽車和燃油車的制動系統到底有哪些不同呢，其工作原理是否能夠足夠保障汽車的安全行駛呢？燃油汽車的制動原理是在剎車過程中產生巨大的摩擦力，將車輛的動能轉化為熱能消耗掉，以達到降低速度的目的。也就是說採用的是摩擦制動。 -
直流小功率電機驅動電路設計
電機的轉向控制通過PHASE引腳進行。 在實際運用中，圖中D1器件PMF12CA是進行反電動勢的瀉放。本電路對電機的速度控制並非傳統的PWM的佔空比控制，而是通過對ENABLE引腳的控制得到有效轉速。ENABLE引腳置低後，電機進入剎車模式，這樣做的好處是提高了電機的制動性能，可以使電機快速制動，提高控制精度。其控制邏輯真值表如表一所示。 -
江西電磁製動三相異步電機選哪家_北京嘉時捷電機品質服務實力強大
江西電磁製動三相異步電機選哪家， 生產產品型號有防爆電機、步進電機、相節能電機、變頻電機、制動電機、伺服電機、風機電機等，另還有立式、微型、外轉子、高壓、串激、直流、異步以及各種複合型產品，滿足市場用戶的需求。 -
變頻器制動電阻的功率怎麼計算?這篇文章可能是最詳細的了!民熔
今天劉博士就來給大家簡單講講如何計算變頻器制動電阻的功率，覺得有幫助的記得點讚加關注不迷路哦！隨著變頻器在電機調速領域的普及和推廣，在許多應用領域都需要實現瞬時停車或減速。此時，由於機械慣性的存在，電動機的實際轉速將大於變頻器輸出的同步轉速，電動機將在發電狀態下運行，或在提升/提升/開卷時運行，當電機輸出轉矩與實際轉速方向相反時，供電系統就能達到高速控制的目的，發電機也處於發電狀態下運行。系統的動能/重力勢能通過變速箱/電機和變頻器轉化為電能。 -
兩種常見的電機驅動
採用集成電機驅動晶片 通過電機驅動模塊控制驅動電機兩端電壓來對電機進行制動，我們可以採用飛思卡爾半導體公司的集成橋式驅動晶片MC33886。MC33886最大驅動電流為5A，導通電阻為140毫歐姆，PWM頻率小於10KHz，具有短路保護、欠壓保護、過溫保護等功能。體積小巧，使用簡單，但由於是貼片的封裝，散熱面積比較小，長時間大電流工作時，溫升較高，如果長時間工作必須外加散熱器，而且MC33886的工作內阻比較大，又有高溫保護迴路，使用不方便。 -
電動機制動線路圖例及原理分析
當按下停止按鈕SB2，接觸器KM線圈斷電釋放，電動機的電源被切斷時，電磁抱閘的線圈也同時斷電，銜鐵釋放，在彈簧拉力的作用下使閘瓦緊緊抱住閘輪，電動機就迅速被制動停轉。這種制動在起重機械上以及要求制動較嚴格的設備上被廣泛採用。 -
H橋電機驅動電路詳解
電機：俗稱「馬達」，依據電磁感應定律實現電能轉換或傳遞的一種電磁裝置。包括：電動機和發電機。 電動機在電路中是用字母M表示，它的主要作用是產生驅動轉矩；作為用電器或各種機械的動力源，發電機在電路中用字母G表示，它的主要作用是利用機械能轉化為電能。 -
新能源汽車四種常用電機驅動系統詳解
優勢分析：新能源汽車專用的電動機，通過從電池中獲取有限的能量產生動作，所以要求其在各種環境下的效率都要很好。因而，在性能上要求比一般工業用的電動機更加嚴格。適合作為電動汽車專用的電機需要滿足幾個特性：由高速化而生的小型輕量化(堅固性)、高效性(一次充電後的續駛裡程長)、低速大轉矩情況下的大範圍內的恆定輸出特性、壽命長以及高可靠性、低噪聲性和成本低廉。 -
電源供電以及電機驅動原理與電路分析
電機驅動電路原理如圖2-1所示：圖2-2該排阻公共端接電源，即上拉電阻形式，作用是增強FPGA晶片I/O口（以下簡稱I/O口）的驅動能力，實際上就是增加I/O輸出高電平時輸出電流的大小。該上拉電阻除了提高驅動能力外，還有一個作用，就是進行電平轉換。經查，ULN2003的接口邏輯為：5V-TTL, 5V-CMOS邏輯。而在3.3V供電的情況下，I/O口可以提供3.3V-LVTTL，3.3V-LVCMOS，3.3V-PCI和SSTL-3接口邏輯電平。因此，需要外接5V的上拉電阻將I/O電平規格變成5V電平邏輯。 -
在制動過程中感應電機如何作為發電機工作?
感應電機根據轉子速度和同步速度之間的差異產生轉矩。施加的線電壓產生旋轉磁場，其磁通線由鼠籠式轉子繞組切割。當這些繞組切割磁力線時，感應出產生旋轉磁場的電流。因此你有兩個磁場互相吸引。如果繞組短路，則會有一小部分制動，但只有一次開始轉動。 再生制動僅當定子上存在線路電壓時才起作用。線電壓和頻率可以通過使用變頻器來改變，因此制動量是可變的。堵轉只是逆轉：只有當定子上存在線電壓時才能起作用。如果感應電機處於靜止狀態，那麼沒有任何東西能保持在那裡。制動力矩只有在磁通線被切斷時才可用。無論哪種方式，電機需要移動，交流電壓施加到定子，以獲得任何類型的扭矩。 -
直流電機驅動電路設計
整個主磁極用螺釘固定在機座上， （2）換向極 換向極的作用是改善換向，減小電機運行時電刷與換向器之間可能產生的換向火花，一般裝在兩個相鄰主磁極之間，由換向極鐵心和換向極繞組組成。注意1腳對地連接了一個2K歐的電阻。當驅動板與單片機分別供電時，這個電阻可以提供信號電流回流的通路。當驅動板與單片機共用一組電源時，這個電阻可以防止大電流沿著連線流入單片機主板的地線造成幹擾。或者說，相當於把驅動板的地線與單片機的地線隔開，實現「一點接地」。 -
幾種小型直流電機驅動電路
幾種微型電機驅動電路分析 以下所述電路用於3V供電的微型直流電機的驅動，這種電機有兩根引線，更換兩根引線的極性，電機換向。該驅動電路要求能進行正反轉和停止控制。 經分析原因如下：51的P1、P2、P3各引腳都是內部經電阻上拉，對地接MOSFET管，所謂高電平，是MOSFET截止，引腳上拉電阻拉為高電平。若此內部上拉電阻很大，比如20K，則當上圖電路接上後，則流過Q1的b極的電流最大為（5-0.7）/20mA=0.22mA，難以動Q1導通。所以此電路不通。 總結：51單片機的引腳上拉能力弱，不足以驅動三極體導通。 -
整流類型及制動單元
如果在制動過程中變頻器產生短時的反饋能量，必須通過連接在直流母線上的制動單元和制動電阻一起轉換成熱能。基本整流進線由一個帶有晶閘管或二極體的6脈衝線路換向三相整流電路組成。一般會在進線端配置相對短路電壓為2%的進線電抗器。 -
繞線電機的串電阻調速
一、繞線電機調速方法：1、轉子串電阻調速，在繞線電機轉子中串接電阻，技術落後，目前正被淘汰，屬有級調速，鑄鐵電阻，佔地面積大，笨重。但目前大多還是採用此方法。在以星形連接的每相轉子迴路中串接電阻,啟動時通過接觸器逐步切除電阻,到最高檔時電阻完全切除，分檔位控制。一是降低啟動電流，僅為額定電流的1.5-2.5倍。二是提高啟動轉矩，起動轉矩與轉子電路的電阻成正比，而啟動電流與轉子電路的電阻成反比。四、內部結構：轉子的三相繞組連接成星形，三個端點分別與三個裝在轉軸上銅滑環（集電環）相連，再通過電刷和外部的電阻相連。 -
新能源汽車驅動電機發展現狀及趨勢分析
通過對常見的幾種電機進行比較分析可知（見表 1），永磁同步電機具有效率高、轉速範圍寬、體積小、重量輕、功率密度大、成本低等優點，成為純電動乘用車市場的主要驅動電機。表 3 國內外主要輪轂電機產品及參數② 優缺點分析從整體來看，永磁同步電機在輪轂電機上應用較為廣泛。 -
驅動電機電磁性能分析
打開APP 驅動電機電磁性能分析 發表於 2019-02-16 10:43:24 為了確保計算的準確性，有必要針對驅動電機的電磁性能進行分析與校核。