/index.php/article/2021/04/23

发帖内容

本文讨论的内容有以下几个方面:

1.永磁同步电机回馈制动的疑问

2.停机时，直接关断与逐渐减小占空比关断有什么不同

3.有没有做异步电机磁通制动原理以及效果相关的大侠？帮助一下

4.电机刹车电路

5.直流电机刹车电阻问题求教

论坛回复

第一问题“请永磁同步电机回馈制动的疑问”讨论如下：
0 happywxg

电机在制动过程中怎么会给直流侧供电呢？电机制动时侯的电压就是反电势啊，反电势不可能会大于直流侧电压，怎么能形成能量回馈呢？

1 lbz0123

可能的 否则不能解释减速后 原来的动能哪里去了

2 zyhjdm

是不是有点类似电机三相绕组的端电压，并非是三个标准的正弦，而是正弦偏移大约母线电压的一半。制动时候就相当于在电池电压的基础上加上发电的电压。对么

3 lijian613

哈哈，你听他的居然也能明白。反电势小于直流侧电压时候也能发电， 因为这个时候电流的相位改变了

4 zyhjdm

回复 3 lijian613  可否更深入的谈一下？

5 happywxg

“反电势不可能会大于直流侧电压，怎么能形成能量回馈呢？ ”
答：电机在制动时，发电运行，这时电机的端电压作为电源电压，直流电源电压为反电势，就是说发电运行时的电机输出电压大于直流电源电压，形成能量回馈.
只留母线的电压应该是 电机线电压的峰值，那在电机制动的时候，转速肯定会下降吧，那定子端的电压肯定会减小，这个电压肯定会小于母线电压啊，怎么形成能量回馈呢？？

6 lyftcl

回复 5 happywxg 发电等于电动，只是能量流动方向相反了而已。这里无需考虑什么BEMF，因为不是二极管整流。DQ控制角变一下，就能电动发电之间切换了。12象限电动，34发电。当控制角改变的时候，在电机正转的时候，出一个减速的反向力，这个反向力的机械能就会转化为电能了，要考虑损耗。所以发电需要有一个转速限制，一般几十转是不太容易发电的，需要稍微高一些，至少要发出的能量比损耗大才行。

7 lbz0123

制动时 电机实际转速大于同步转速 转子位置超前定子磁场 导致转子对定子做工 转子动能转换为电能通过定子绕组和开关器件回馈到直流母线端。

8 流水simol

六楼的朋友能不能再深入解释一下：反电势小于直流侧电压时候也能发电， 因为这个时候电流的相位改变了，还是不太明白。

9 neo_nuaa

电机反电势与开关管配合形成BOOST电路，会高于母线电压。

10 zyhjdm

回复 9 neo_nuaa  究竟是直接的电机矢量控制算法可以实现还是您所说的电路配合实现。

11 wwwttt87

PWM变流器本来就具有升压功能，使得能量回馈工况下E/m>U成立，E为反电势，m为调制系数，U为端电压。

12 流水simol

回复 11 wwwttt87  这个答复很有说服力~~

13 流水simol

其实只在反电势高于直流侧行将输出电压就可以了。

14 lijian613

电机的反电势是电机内部特性，并非是pwm调制升压可以提升的6楼已经给出正确答案了。

15 neo_nuaa

回复 10 zyhjdm  矢量控制算法本身就可以实现。

16 lbz0123

这个跟控制算法无关吧。

17 yzhjim

11楼与9楼解释很好。

18 lyftcl

。。。。。。。。。。。。再仔细研究下发电过程去。。。好从理论上支持实践。。。

19 happywxg

电机制动分为：反接制动、能耗制动、回馈制动，不知道现在的永磁同步电机控制器用的那种制动方法。

20 一名

回复 19 happywxg  永磁同步电机如何精确制动呢？

21 Mdriver

都可以实现，消耗能量。

22 木头和马尾

回复 19 happywxg 你好，请教下，这个损耗指的是什么损耗。

23 18201975434

回复 19木头和马尾 当然是指铜损铁损还有附加损耗了。

24 samxyl_520

制动时，电机转速会大于定转子的同步转速，然后转子能量通过定子绕组和开关器件叠加到母线端，就是反向充电的过程，于是母线电压就会升高。

25 diankongweilai

回复 24 samxyl_520  请问楼主，制动时为什么速度会高于同步转速呀？

26 javylee

回复 24 samxyl_520 同问   麻烦前辈在解释一下 谢谢。

27 samxyl_520

可以简单理解为，制动时，由于电磁关系，电机处于发电状态，产生的能量会叠加在线圈上，产生极大的制动力矩施加在电机上，相当于电机拖着转子在跑。具体的可以找一本电机拖动的书看看，帮助理解。

28 zengxiaodong

这篇帖子《永磁直驱风力发电机E0低于电网电压能发电吗？》https://bbs.simol.cn/thread-54237-1-1.html，就是专门针对楼主这个问题发生的激烈争论，该文还收录进了西莫电子期刊。其实这是半导体变流的基础知识而已，但是确实是有太多的人不懂其核心原理。

第二个问题“停机时，直接关断与逐渐减小占空比关断有什么不同”讨论如下：
29 2star

采用PWM调速控制的电机，在停机时，发现有的是直接关断控制信号，有的时逐渐减小控制信号的占空比，请问这两种有什么不同吗？或者说这两种控制方式有什么好处。

30 neo_nuaa

一个是自由停机，一个是减速停机，根据需求来选择，没有好坏之分。

31 pofu7640

直接停机有可能需要连制动电阻的吧？

32 lyftcl

两种方式都不好。都无法实现快速停机。
第一种一般用于非常简单的系统，或者复杂系统里面的一些保护措施；
第二种没用过，不知道实际意义在哪；
建议：如果可以闭环的话，直接给负指令，这样可以快速停机。或者速度环中给0指令。

33 wkshengren

好像逐渐减的更平滑，直接关断的，会有突然无力的感觉。在要求关断速度不快的情况下，逐渐关断的比较好，不会对电机造成比较大的冲击，直接反接制动的话，有些电机受不了这么大的冲击。而且一般车上的驱动电机采用逐渐关断的！

34 2star

给电机厂家打电话问过，对方也说不出所以然，只说两种方法都可以，并不影响电机的性能或寿命。但是应该不仅仅这么简单吧？我们应用时以前都是直接关断，现在发现有厂家在主动减小占空比关断，不知道原因啊。

35 2star

用的是直流电机。

36 zy2000

回复 33 wkshengren  赞同33楼的说法

37 wkshengren

跟用户体验相关的，最好是逐渐降低，会比较平滑一些，如果是负载比较大的话，直接关闭会有比较大的噪声，要是负载惯性比较大的话，差别不大的，不过此时逐渐关闭过快的话，也会有噪声。

38 kongst

不知道是不是我想简单了。突然关断PWM输出，是trap（出错处理）的做法，用于过流或者是过压等原因的处理，需要PWM即时关闭，否则有烧毁或爆炸的危险；逐渐缓慢减小占空比输出，是正常关断的做法，是用户命令其停止的处理。
很显然，缓慢减速不会有太大的噪音，从电流波形中看出，缓慢减速电流尖峰不会变的太大。而直接关断则伴随有短暂的电流尖峰，会损坏mos管或其他器件。
不知道这样理解对不对？高人指点！

39 wander_zhang

我在试验中发现,如果直接关闭mos管,会发生直流电压上升现象,有时甚至会导致过压, 不知道大伙有没有同样的现象. 个人觉得直接关断不可取.但是网上有不少关于电动自行车刹车断电的说法, 我理解的刹车断电就是直接关闭mos管,  那说明直接关断是可取的,  跟我的观点刚好相反,  很是不理解。

40 xuehf606

做过一段时间的电机控制（电机功率200kw以上），发现如果逆变器电流较大的时候，直接关断（停脉冲），会造成较大的冲击电流，很容易就会过流；反之，如果逐渐减，则电流下降平缓，噪声较小，系统运行平滑。

41 wander_zhang

楼上很牛呀，做到200kw了。 请问一下，除了过流外有没有出现过压现象。

42 kongzhihao05

回复 40 xuehf606  同意反向冲击这个观点。

43 lizhiwei

直接关掉PWM，一方面制动产生的电流对母线电容充电致母线电压快速升高；二方面电流的突变造成桥臂尖峰电压产生。如果不加处理，可能造成硬件损坏。

44 wkshengren

电动车刹车就是快速的逐渐关闭输出的，只有短路保护才是立即关断。

45 jbzliu

在电机控制中，停机方式可以选择1、直接停机；2、减速停机。一般默认出厂值是减速停机。一般成熟的产品，不会因为选择停机方式不同而造成硬件损坏。
  减速停机时，如果负载惯性大（大功率电机），减速时间设置不合理，会导致负载能量回灌，引起直流母线电压升高，所以直流侧会接制动电阻，释放回灌的能量以保护直流电容。

46 jack_deng

大功率电动机/电机场合，减速刹车有利于减小反冲电压。

47 Mdriver

200KW，直接关断？ 还不炸？你们公司硬件够牛的啊。
48 飞飞猪

试过逐渐减小占空比关断，可能是关断时间太短了，会有很刺耳的噪音。

49 wt2496

停机模式：减速停机和自由停机。
PWM调整方式会影响 减速停机的表现效果。SVPWM、FOC 都是互补输出。 减速停机时，如果出现 电压反冲回 母线。 惯性大，减速快 可能会出现的问题 a、电流大 b、母线电压冲高。非互补输出不存在 上述问题。自由停机和减速停机 对硬件没有影响。

50 reed

回复 48 飞飞猪  200A，500V时，那声音犹如一千只鸟在叫。  刺耳的声音应该是高频率的机械振动吧，一般是电感的震动声。

51 飞飞猪

高频率的机械振动？

第三个问题“有没有做异步电机磁通制动原理以及效果相关的大侠？帮助一下”讨论如下：
52 jack168

我们现在做的变频器在减速的时候往往会跳过压。公司也有减速的时候提高输出电压（增加异步电机的磁通的方式），使得回馈到母线的电压消耗在转子上的方式的实践，有一定效果。只是效果到底能达到多少？具体的原理是什么？还是一头雾水。请有过这方面经验以及基础的专家指导一下，不胜感谢！最好有理论方面推倒的内容，谢谢！

53 archdevil

减速的时候提高输出电压？有这种制动方式吗？一般也就是回馈、反接、能耗三种制动方式吧。

54 bauhinia

变频器需要加“制动单元+制动电阻”消耗制动能量，或是加PWM整流器回馈电网。个人觉得在电机内部消耗的方式不可取。

55 archdevil

可以在电机内部消耗能量的，这就是直流制动。

56 roccy

这类制动，可能的方法大概有两种：一个是减速停止时，控制输出为直流电压，形成固定磁场制动；一个是用矢量控制，提高励磁磁场，将能量消耗到直轴上去？？？

57 lbz0123

可以先描述一下这个功能吗?

58 huaziiiii

电机减速时，变频器可以通过增加磁通量的方法使电机快速减速，此时将制动过程的动能转换为热动小号在电机内部。

59 huaziiiii

一般变频器中有恒电压输出功能，默认是关闭的，那么在减速的时候母线电压升高时，自然输出电压就会提高，那么楼主你们做的这个功能能否详细描述？

60 buxk

停机制动有效果!

61 lbz0123

此时转差大 转子等效电阻大 需提高输出电压 以提升输出转矩。我记得有资料这样讲 电机达人分析下靠谱不？

62 lbz0123

VF控制的话 提高压频比 矢量控制的话 提高d轴分量 是这样吗？

63 huaziiiii  

我觉得也是“VF控制的话 提高压频比；矢量控制的话 提高d轴分量”。这样的，但是对于VF 的变频器来说，本身有输出电压恒定是否有效可选，默认是无效，那么在电机减速的时候母线电压提高后输出电压自然变大，此时磁通应该已经增大了，不知道部分厂家还增加这有什么用？如 蓝海华腾V6-H和英威腾的CHE200等，希望得到相关的支持。。。。。。

64 huaziiiii

理论上说 异步电机VF控制是恒磁通控制，即V/F=const 1,那么如果减速母线电压升高后，V/F 不等于const 1了，那么 还需要此功能吗？

65 lbz0123

回复 58 huaziiiii  谁说减速的时候不等于常数了？

66 huaziiiii

我指的是恒电压输出关闭，母线540V和700V 时计算的输出电压是不等的，那么不就自然增大磁通了吗？

67 lbz0123

自动电压调整啊，关掉自动电压调整的话 万一电源电压不问的话 定速和加速运转中输出电压也受影响的？
68 huaziiiii

在实际的应用中 就是要配合恒电压输出的？

69 lbz0123

回复 68 huaziiiii 哪有那么好的电网？

70 cl0201

是不是说泵升电压怎么处理？外加制动单元行吗？不行的话就像西门子一样搞个直流电压调整，直流电压高的时侯适当提高输出频率，可以用PID控制器控制，但是貌似参数不好调。
第四个问题“电机刹车电路”讨论如下：
71 michaelyan

下图为英飞凌的CIB模块，其中大的红色框中电路为刹车电路，外接刹车电阻会在18和19脚之间，请问小红框中的二极管是什么作用啊？

72 18201975434

由于本人没设计过这么大功率的电路，特意去查了一下刹车电阻的材料，发现刹车电阻好像都是类似滑动变阻器那种绕线接法，所以我推断你这个二极管应该是防止16三极管关断的时候电荷累积放不出去，起到续流作用的。

73 18201975434

也就是说这个电阻是感性的，电流不会突变为0，所以需要续流。

74 michaelyan 

回复 73 18201975434  感谢感谢，最近听另一个人也是这样说的，就是给具有感性的电阻续流用的。其实还有一个问题，就是这种续流作用的二极管（不局限这种电路）如何来选型呢？

75 18201975434

回复 74 michaelyan 一般都是快恢复的。

76 ailjgang

这是功率较小的，只为电阻加了续流二极管，功率大的制动IGBT也需要加续流二极管。

77 rvisk

回复 76 ailjgang 这种就是传说中的刹车吗？

78 wsx7021

回复 77 rvisk 额，两端会外接刹车电阻。

79 rvisk

回复 78 wsx7021 下管全部导通这种刹车，叫啥？

80 xiaoxiao201005

不接二极管,mos导通,母线电压不就短路了,那刹车电阻释放的能量就多了。

81 heguojia

IPM也有很多多一个的带刹车桥臂，可以看下他们的手册是怎么推荐选型的。

第五个问题“直流电机刹车电阻问题求教”讨论如下：
82 zzyzyzh123

我现在有一个直流电机，用MOS管控制它的开断，但是客户有一个要求，希望断电后它能在1秒内停下来，我想到了最简单的能耗刹车，MOS管关断以后将电机的2根线直接短接一起来（通过一个继电器），这个电机工作电压是18V，带负载工作的电流是15A，堵转电流是60A，我认为直接短接就够了，但是经理告诉我需要加一个几毫欧的电阻，这个电阻的取法是将电机的内阻当成0，算出来的。我想电机的内阻是几百毫欧，为什么要加一个额外的刹车电阻呢？还增加成本。我问过他，他只是说需要加一个。我不知道什么原因，有人能指点下我吗？

83 zzyzyzh123

原理图发上去，一个是用MOS管刹车，一个是用继电器刹车，大家看看。继电器的内阻大概50-100毫欧，MOS管9毫欧左右，电机200多毫欧。

84 lbz0123

BLDC电机的话 直接把定子短起来。

85 lry6789

我也在找合理的直流电机电子刹车电路，你的电路是单片机控制。我是模拟电路，靠电机断电后的“发电机”状态来制动，电机是直流12V微电机，转速15000转/分，电机内阻7.2欧姆，搭了个测试电路采用330毫欧的电阻做刹车泄流，在电机直接输出效果很明显，经过两级减速后效果看不出什么，还没装机整死测试。
电路图如下。

86 绿皮青蛙

330毫欧的电阻 没必要要把 直接用电机内阻就可以了吧  那么小 远比电机内阻。

87 宁静以致远06

会不会是检测的时候，为了方便采样信号？因为从分压和限流上的作用 似乎都不大。。。

88 lry6789

回复 86 绿皮青蛙 实际上电阻可以不加，但我测试电路用的是继电器触点控制，触点电流1A，为了保险起见加了个330毫欧/2W的电阻。测试通过，性能很稳定，刹车效果很明显！不知道大功率的直流电机可不可以采用这种办法刹车？
电路原理图如下：

89 887799

为了检测电流？

90 lry6789

回复 89 887799 就是直流电机能耗制动电路，电阻不是为了检测电流，就是保证电路工作更稳定！不知道谁有这种微型直流电机的反相制动原理没？请不吝赐教,多谢！

91 xiaoxiao201005

我觉得是为了保护电机，关闭瞬间有很大的反电势，用刹车电阻来消耗闭环烧坏其他的器件。

92 18201975434

能量不会凭空消失。

原帖网址：

永磁同步电机回馈制动的疑问

https://bbs.simol.cn/thread-85335-1-1.html

停机时，直接关断与逐渐减小占空比关断有什么不同

https://bbs.simol.cn/thread-89101-1-1.html

有没有做异步电机磁通制动原理以及效果相关的大侠？帮助一下

https://bbs.simol.cn/thread-60686-1-1.html

电机刹车电路

https://bbs.simol.cn/thread-192797-1-1.html

直流电机刹车电阻问题求教

https://bbs.simol.cn/thread-64805-1-1.html

执行采编：18201975434

附注：以上内容均摘自西莫电机论坛，在保留作者原意的基础上选择整理，如作者有异议，请与编辑部联系。

编辑寄语：

实际使用过程中，经常需要采取一些措施使电动机尽快停转或者从高速降到低速或者限制势能性负载在某一转速下稳定运行，这就是电机的制动问题。可以选择机械方式制动也可以选择电磁方式。电磁制动就是使电机产生与其旋转方向相反的电磁转矩，以达到制动的目的。电磁制动的特点是产生的制动转矩大，操作控制方便。常用的制动方法有能耗制动、反接制动和回馈制动。所谓能耗制动，就是将电机轴上的动能或者势能转换成电能，并通过电枢回路电阻发热消耗的的一种制动方式，具体理论推导可以参考他励直流电机的制动，这里说一下实际直流无刷电机使用过程中的两种能耗制动，一种是短接三个下桥（或上个上桥，什么区别大家可以先思考，后面的期刊会和大家说），此时外部供电断开，电机等效成发电机，电机的机械能通过电机内阻发热释放掉；另一种是帖子里提过的外接电阻，虽然原理是一样，但是由于外接电阻很大，大部分能量通过外电阻消耗掉，对电机发热影响小。可以把降速调节看成正向的回馈制动（如，转速设定突然为0），由于机械惯性转子转速不会突然变化，由于实际转速高于调整设定后的理想转速，导致此时电机反电势大于给定电压，即感应电动势大于外加电压，电枢电流反向，电磁转矩变为制动性（极限情况其实就是突然关闭逆变器输出，由于电机感性负载电流不会突变,由于电路中电容及寄生电容的存在，使得变得非常大，导致产生很大的尖峰电流，很容易烧坏逆变器，当控制过程使用弱磁升速之后，此现象尤其明显，所以弱磁控制的时候，Id绝对不能失控！！！在做保护的时候要充分考虑Id失控的情况！！！）。

西莫首席技术专家标准答案点评：

1 这是一篇有关电机制动问题的讨论文章，电机的制动就是把电机转子旋转的动能转换成其它形式的能量，以使电机停转。从能量转换角度看，常见的制动方法包括两大类：①机械制动——将转子动能转换成热能，如抱闸、惯性自由制动等；②电磁制动——将转子动能转换成电能，进而回馈给电源或用电阻消耗掉，如反接制动、回馈制动、能耗制动等。文章提出的问题都是有关各种电磁制动的原理、实现方法以及具体的实现电路。讨论内容对从事电机及控制的人员都会有一定的参考价值。

2 对于各种电机，有不同的电磁制动方法，各种方法的原理也不尽相同。关于各种电机的各种电磁制动方法及原理，电机学上讲的都非常清楚，因此看电机学教科书比看这篇文章对制动原理的消化理解更加清晰明了。本文的价值在于具体的实现方法和电路设计，可惜的是本文提出的所有问题都没有说清楚什么电机，采用的哪种制动方法，以致于严重影响了讨论的深度和阅读的价值，这也是论坛提问题的通病！希望原帖提问者在原帖中继续补充一些问题的描述，以便讨论可以更加深入一些。

3 这里重点说一下涉及到回馈制动原理的一个经常犯的错误，所谓回馈制动就是让电机处于发电状态，将转子动能转换成电能回馈给电源，关于交流同步电机的运行状态判别大多数人有一个错误的认识，就是要想发电，电机的反电势必须大于端电压，否则就不能发电。造成这种错误认识的原因是对同步电机的原理不清楚，简单地拿直流电机了比喻和理解，这是完全错误的，在判断电机运行状态方面，交流电机和直流电机完全不同，直流电机是看反电势和端电压的大小关系，而交流电机是看反电势与端电压的相位关系，关于这一点不是一两句话能说明白的，建议感兴趣的参加西莫的电机原理及设计通解的线下培训班，会专门讲这个问题，也可参见公众号：龙行天下CSIWM中科学瞎想系列文章之一〇七，对这个问题有详细介绍。