直流无刷电机制动知识点吐血总结
无刷直流电机运行基本知识与基本控制方法
几个术语解释
T3
T5
T1
D1
D3
D5
Ud
Cd A
B
C
T4
T6
T2
D4
D6
D2
ia
ib
ic
ea
eb
ec
o
3
+
位置传 感器
-
无刷直流电机的组成
B ’
C
V1
V2
AC ’ B
A ’
V3
无刷直 流电机
无刷直流电机组成部分： 电机本体、位置传感器、 电子开关线路；
电机本体在结构上与永磁 同步电动机相似；
0 L M iC eC
7
无刷直流电机的数学模型
u AN R 0 0 iA L M 0
u BN
0
R
0
iB
p
0
LM
0 iA eA uON
0
iB
eB
u
ON
uCN 0 0 RiC 0
0 L M iC eC uON
uON
eAN
eBN
eCN eA
3
eB
13
无刷直流电机的换流模式
T1
t T1
t
T4
t T4
t
T3
t T3
t
T6
t T6
t
T5
t T5
t
T2
t T2
t
0 60 120 180 240 300 360 420
0 60 120 180 240 300 360 420
（1） pwm-on型调制方式 （2）on-pwm型调制方式
14
无刷直流电机的换流模式
3-31直流电动机的制动
五、他励直流电动机四象限运行的 分析方法
见p81图3-35 图
习题：p97
3-37，3-38 思考题：3-16~3-22，3-39~3-42
能耗制动运行（位能性负载运行）： 2、能耗制动运行（位能性负载运行）：
他励直流电动机拖动位能性负载运行时， 在达到 他励直流电动机拖动位能性负载运行时， 位能性负载运行时 上述零点时（电磁转矩为零）， ），由于负载转矩不为 上述零点时（电磁转矩为零），由于负载转矩不为 结果，在负载转矩的作用下， 零，结果，在负载转矩的作用下， 电机开始反转， 电机开始反转，如图 随着转速的升高， 随着转速的升高， E a , I a , T 均逐渐增大， 均逐渐增大，最后和负载转 矩相等时稳定运行， 矩相等时稳定运行，这种 过程叫做能耗制动运行 过程叫做能耗制动运行。
U 机械特性分析： = 0, Φ = Φ N ，这时电动机的机 机械特性分析： 械特性方程式为
Ra + Rc Ra + Rc n=− T =− Ia 2 CeCT Φ N Ce Φ N
是一条过原点的直线， 是一条过原点的直线，如图 在由运行点到停转的制动 过程中，转速并非稳定 过程中， 在某一数值， 在某一数值，而是一直 在变化中， 在变化中，因此称为能 耗制动过程。
U N − Ea Ia = Ra
反接后： 反接后： 所以： 所以： I
'
U = −U N
a
= −
U
N
+ Ea Ra
因此反接后电流的数值将非常大，为了限 因此反接后电流的数值将非常大， 制电枢电流， 制电枢电流，所以反接时必须在电枢回路 串入一个足够大的限流电阻。 串入一个足够大的限流电阻。
Rmin
bldc无刷电机刹车原理
bldc无刷电机刹车原理摘要：1.BLDC 无刷电机简介2.BLDC 无刷电机刹车的原理3.BLDC 无刷电机刹车的实现方式4.BLDC 无刷电机刹车的优点与应用正文：【1.BLDC 无刷电机简介】BLDC（Brushless Direct Current）无刷直流电机，又称为无刷电机，是一种采用直流电源驱动的电机。
与传统的有刷电机相比，BLDC 无刷电机具有更高的效率、更低的噪音、更长的寿命以及更小的体积等优点。
因此，BLDC 无刷电机在众多领域得到了广泛应用，如电动汽车、工业自动化、家用电器等。
【2.BLDC 无刷电机刹车的原理】BLDC 无刷电机刹车，也称为BLDC 无刷电机制动，主要是通过改变电机的电源频率或电压，从而改变电机的转速，实现刹车的目的。
其原理可以分为以下两种：（1）变频刹车：通过改变电机供电频率，使电机转速下降，从而实现刹车。
当电机转速降至一定程度时，电机将停止转动。
（2）直流刹车：通过改变电机供电电压，使电机转速下降，从而实现刹车。
当电机转速降至零时，电机将停止转动。
【3.BLDC 无刷电机刹车的实现方式】BLDC 无刷电机刹车的实现方式主要有以下两种：（1）采用变频器：变频器是一种用于调整交流电机转速的设备，通过改变输出电压和频率，实现对电机转速的控制。
因此，可以通过变频器实现对BLDC 无刷电机的刹车。
（2）采用直流电源：通过改变直流电源的电压，可以实现对BLDC 无刷电机转速的控制。
当电源电压降至一定程度时，电机将停止转动。
【4.BLDC 无刷电机刹车的优点与应用】BLDC 无刷电机刹车具有以下优点：（1）刹车响应速度快：与传统的有刷电机相比，BLDC 无刷电机刹车响应速度更快，可以实现更精确的控制。
（2）刹车性能稳定：BLDC 无刷电机刹车性能稳定，可以实现可靠的制动。
（3）能耗低：BLDC 无刷电机刹车的能耗相对较低，可以降低系统的能耗。
直流电机的制动方法
直流电机的制动方法一、直流电机制动的重要性。
1.1 就像汽车需要刹车一样，直流电机也需要制动。
直流电机在很多设备里就像一颗跳动的心脏，不停地转动来带动其他部件工作。
可是呢，当不需要它转的时候，或者要让它快速停下来的时候，制动就非常关键了。
要是没有有效的制动，就好比一辆车停不下来，那可就乱套了。
1.2 从安全的角度来说，在一些设备里，如果直流电机不能及时制动，可能会引发危险。
比如说在一些起重设备中，电机要是突然失控，那吊起来的重物可就像脱缰的野马，后果不堪设想。
所以制动方法的研究和应用是直流电机使用中不可或缺的部分。
2.1 能耗制动。
这就好比是让电机自己把自己的能量消耗掉从而停下来。
当电机要停止转动的时候，把它的电枢从电源断开，然后接到一个电阻上。
这时候电机就像一个泄了气的皮球，它原本储存的能量就通过这个电阻以热能的形式散发出去。
就像一个人在跑步的时候突然被拉住，他还会往前冲一段，但是因为有阻力（这里就是电阻），慢慢地就停下来了。
这种方法简单易行，在很多小型直流电机设备中经常使用，就像那些小型的电动玩具车之类的。
2.2 反接制动。
这个方法有点像“背道而驰”。
就是把电机的电枢电压突然反接，这样电机就会受到一个和原来转动方向相反的转矩。
这就好像你本来向前走，突然有一股很大的力量把你往后拉。
不过这种方法有个缺点，就是在制动的时候电流会很大，就像洪水猛兽一样，很容易对电机和电路造成损害。
所以在使用的时候往往要在电路里加上限流电阻，就像给洪水加上堤坝一样，来限制这个过大的电流。
这种制动方法制动效果很明显，能让电机快速停下来，在一些对制动速度要求比较高的设备中会用到，像一些机床设备。
2.3 回馈制动。
这可是一种比较“聪明”的制动方法。
当电机的转速高于理想空载转速的时候，电机就会像一个小发电机一样，把电能回馈到电源端。
这就像一个懂得节约的人，把多余的东西回收利用起来。
这种方法既能够实现制动，又能把能量回收，一举两得。
直流无刷电机工作原理详解无刷电机中的专业知识点
直流⽆刷电机⼯作原理详解⽆刷电机中的专业知识点⽆刷电机⼯作原理电磁学基本知识⾸先给⼤家复习⼏个基础定则：左⼿定则、右⼿定则、右⼿螺旋定则。
左⼿定则这个是电机转动受⼒分析的基础，简单说就是磁场中的载流导体，会受到⼒的作⽤。
⽤于判断导线在磁场中受⼒的⽅向：伸开左⼿，使拇指与其他四指垂直且在⼀个平⾯内，让磁感线从⼿⼼流⼊，四指指向电流⽅向，⼤拇指指向的就是安培⼒⽅向（即导体受⼒⽅向）。
右⼿定则这是产⽣感⽣电动势的基础，跟左⼿定则的相反，磁场中的导体因受到⼒的牵引切割磁感线产⽣电动势。
⽤于判断在磁场中运动的导体产⽣的电流⽅向：伸开右⼿，使⼤拇指跟其余四个⼿指垂直并且都跟⼿掌在⼀个平⾯内，把右⼿放⼊磁场中，让磁感线垂直穿⼊⼿⼼，⼤拇指指向导体运动⽅向，则其余四指指向感⽣电动势的⽅向。
也就是切割磁感线的导体会产⽣反电动势，实际上通过反电动势定位转⼦位置也是普通⽆感电调⼯作的基础原理之⼀。
右⼿螺旋定则（安培定则）⽤于判断通电线圈的磁场极性：⽤右⼿握螺线管，让四指弯向螺线管中电流⽅向，⼤拇指所指的那端就是螺线管的N极。
直线电流的磁场的话，⼤拇指指向电流⽅向，另外四指弯曲指的⽅向为磁感线的⽅向。
为什么要讲感⽣电动势呢？不知道⼤家有没有类似的经历，把电机的三相线合在⼀起，⽤⼿去转动电机会发现阻⼒⾮常⼤，这就是因为在转动电机过程中产⽣了感⽣电动势，从⽽产⽣电流，磁场中电流流过导体⼜会产⽣和转动⽅向相反的⼒，⼤家就会感觉转动有很⼤的阻⼒。
不信可以试试。
三相线分开，电机可以轻松转动三相线合并，电机转动阻⼒⾮常⼤看完了三⼤定则，我们接下来先看看电机转动的基本原理。
第⼀部分：直流电机模型我们找到⼀个中学物理学过的直流电机的模型，通过磁回路分析法来进⾏⼀个简单的分析。
状态1当两头的线圈通上电流时，根据右⼿螺旋定则，会产⽣⽅向指向右的外加磁感应强度B（如粗箭头⽅向所⽰），⽽中间的转⼦会尽量使⾃⼰内部的磁感线⽅向与外磁感线⽅向保持⼀致，以形成⼀个最短闭合磁⼒线回路，这样内转⼦就会按顺时针⽅向旋转了。
直流电动机的制动
直流电动机的制动一台生产机械工作完毕就需要停车，因此需要对电机进行制动。
最简洁的停车方法是断开电源，靠摩擦损耗转矩消耗掉电能，使之渐渐停下来，这叫做自由停车法。
自由停车一般较慢，特殊是空载自由停车，更需较长的时间，如盼望快速停车，可使用电磁制动器，俗称“抱闸”。
也可使用电气制动方法，分三种，能耗制动、反接制动和回馈制动1．能耗制动停车时，不只是断电，而且将电枢马上接到上（为限制电流过大）由于磁场保持不变（书中为并励）由于惯性，n存在且与电动时相同，所以与电动时方向相同。
电流方向相反。
所以反向。
由于转矩与电动状态相反，产生一制动性质的转矩，使其快速停车。
制动过程是电机靠惯性发电，将动能变成电能，消耗在电枢总电阻上，因此称之为能耗制动。
能耗制动操作简洁，但低速时制动转矩很小。
图1 并励电动机能耗制动接线图图2 并励电动机反接制动接线图2．反接法采纳以上能耗制动方法，在低速时效果差，如采纳反接制动，可得到更剧烈的制动效果。
利用反向开关将电枢反接，反接同时串入电阻（为限制电流过大）为负，所以为负反接制动时最大电流不得超过2，则应使对于能耗制动缺点：能量损耗大，转速下降到零时，必需准时断开电源，否则将有可能反转。
3．回馈制动当为负，为负。
例如电车下坡时的运行状态电车在平路上行驶时，摩擦转矩是制动性质的系统运行于a点。
这时。
当电车下坡时，仍存在（暂不考虑数值变化），车重产生的转矩是关心运动的，如，合成转矩与n方向相同，因而n上升，当，使变负，使变负，为负此时电机进入发电状态，发出电能，回馈到电网，称为回馈制动，稳定运行在b点。
总之，电气制动是电机本身产生一制动性质的转矩，使电机快速停转。
直流电机的制动与控制
一、引言从广义上讲，电机是电能的变换装置，包括旋转电机和静止电机。
旋转电机是根据电磁感应原理实现电能与机械能之间相互转换的一种能量转换装置；静止电机是根据电磁感应定律和磁势平衡原理实现电压变化的一种电磁装置，也称其为变压器。
这里我们主要讨论旋转电机，旋转电机的种类很多，在现代工业领域中应用极其广泛，可以说，有电能应用的场合都会有旋转电机的身影。
与内燃机和蒸汽机相比，旋转电机的运行效率要高的多；并且电能比其它能源传输更方便、费用更廉价，此外电能还具有清洁无污、容易控制等特点，所以在实际生活中和工程实践中，旋转电机的应用日益广泛。
不同的电机有不同的应用场合，随着电机制造技术的不断发展和对电机工作原理研究的不断深入，目前还出现了许多新型的电机，例如，美国EAD公司研制的无槽无刷直流电动机，日本SERVO公司研制的小功率混合式步进电机，我国自行研制适用于工业机床和电动自行车上的大力矩低转速电机等。
1 旋转电机分类在旋转电机中，由于发电机是电能的生产机器，所以和电动机相比，它的种类要少的多；而电动机是工业中的应用机器，所以和发电机相比，人们对电动机的研究要多的多，对其分类也要详细的多。
实际上，我们通常所说的旋转电机都是狭义的，也就是电动机——俗称“马达”。
众所周知，电动机是传动以及控制系统中的重要组成部分，随着现代科学技术的发展，电动机在实际应用中的重点已经开始从过去简单的传动向复杂的控制转移；尤其是对电动机的速度、位置、转矩的精确控制。
由此可见，对于一个电气工程技术人员来说，熟悉各种电机的类型及其性能是很重要的一件事情。
通常人们根据旋转电机的用途进行基本分类。
下面我们就从控制电动机开始，逐步介绍电机中最有代表性、最常用、最基本的电动机——控制电动机和功率电动机以及信号电机。
2 控制电动机2.1 伺服电动机伺服电动机广泛应用于各种控制系统中，能将输入的电压信号转换为电机轴上的机械输出量，拖动被控制元件，从而达到控制目的。
无刷直流电机的原理和控制介绍
无刷直流电机的原理和控制介绍contents •无刷直流电机概述•无刷直流电机的工作原理•无刷直流电机的驱动与控制•无刷直流电机的性能与优化•无刷直流电机的应用案例与发展趋势•总结与展望目录CHAPTER无刷直流电机概述01020304高效率长寿命低噪音高性能电动汽车航空航天家用电器工业机器人无刷直流电机的应用领域CHAPTER无刷直流电机的工作原理转子霍尔传感器或编码器定子电机的基本构造电机的工作原理详解电机以恒定转速运行，通过闭环控制系统保持转速稳定。
恒速模式调速模式正反转控制制动状态根据负载变化或其他控制需求，通过改变定子绕组电流的频率和幅值，实现电机转速的调节。
通过改变定子绕组电流的相序，实现电机的正转和反转。
当电机需要停止时，可以通过短路定子绕组或反向通电等方式实现快速制动。
电机的工作模式与运行状态CHAPTER无刷直流电机的驱动与控制电机驱动电路的基本构成功率电子器件01控制芯片02电源和保护电路03六步换相法通过脉宽调制（PWM）技术，可以调整绕组的通电时间，从而实现电机转速的连续调节。
PWM控制传感器反馈控制电机控制策略与算法先进的电机控制技术场向量控制（FOC）直接转矩控制（DTC）智能控制技术CHAPTER无刷直流电机的性能与优化电机性能参数介绍转矩转速效率功率密度电机的性能优化方法磁场设计优化散热设计优化智能控制算法利用智能控制算法，如神经网络、遗传算法等，可以学习和优化控制规则，实现更加智能化的电机控制，提升性能和适应性。
现代控制理论应用应用现代控制理论，如自适应控制、鲁棒控制等，可以实时调整控制参数，提高电机的抗干扰能力和适应性。
预测控制技术通过引入预测控制技术，如模型预测控制（MPC），可以实时预测电机的未来行为，并优化控制决策，提高电机的动态响应和稳定性。
电机控制算法的优化与改进CHAPTER无刷直流电机的应用案例与发展趋势典型应用案例分析电动汽车航空航天工业自动化1 2 3高性能化智能化绿色化无刷直流电机的发展趋势技术挑战无刷直流电机的技术门槛较高，如何降低成本、提高生产效率，同时保持高性能是未来的技术挑战。
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1.电动车用永磁无刷直流电动机电气制动分析与仿真
(1)反接制动电流大，不回馈能量；回馈制动可以设置适当的占空比，利用电感的升压
作用，向直流侧回馈能量。
(2)反接制动过程分析：续流电动过程，向直流侧电容回馈能量，电感释放能量；反接
制动过程，电感处于储能状态，电机吸收电功率，不能向直流侧回馈能量。
(3)回馈制动过程分析：续流制动过程，电感储能；回馈制动过程，电感释放能量，给
电源充电。
(4)
e222RI
11D
A B
e RI E
U
D
---
≈=
--
端电压
此时假定I恒定；选择适当的占空比D值，就可以使开关管截止时，AB间的端电压大于电源电压，从而实现能量反馈。
如果忽略电枢电阻R，则，
e2
11D
A B
e E
U
D
-
≈=
--
端电压
(5)结论：如果快速制动，则可以采用反接制动，但是，需要采取相应的电流限幅措施；
对于频繁启动制动装置或者电动车而言，采用回馈制动，可以有效的回收能源。
2.电动汽车制动与能量回馈技术研究
(1)当控制器接收到刹车信号时，电机从电动状态切换到制动状态。
(2)
回馈制动的控制原理是升压斩波，即在一个PWM周期内，如图4所示，当t0-t1时，绕组电感积蓄磁场能量，导致回路电流上升，此时的系统状态称为续流状态；当t1-t2时，定子绕组电感放电，向蓄电池充电，导致回路电流下降，称为充电状态．
(3)
(4)当控制器工作在电动状态时，转把信号有效，刹车信号无效；当控制器工作在制动
状态时，转把信号无效，刹车信号有效。
(5)提出了一种简单有效的方法来实现直流无刷电机的制动与能量回馈。
电动状态与制
动状态的切换通过控制器内部控制策略完成，无需做任何硬件变动.
(6)
(7)
3.题目：电动汽车无刷直流电动机的回馈制动控制
（1）实际的回馈能量还与制动方式和回馈系统各环节的效率因子有关; 能量回馈系统各个环节的效率因子主要包括逆变器的效率、电动机的效率和蓄电池的充电效率等．
（2）在实际应用中，对于PI调节器的输出(即占空比COMP)应加以滤波，防止COMP 出现比较大的跳跃，这样做的目的主要是一方面防止转矩突变，另一方面可以防止电流尖峰．
（3）在低于一定的车速时，由于车辆本身的动能很小，使得电动机无法输出较大的制动扭矩，回馈制动效果非常微弱，故实际系统中需要确定一个回馈制动临界转速，控制系统在车速低于此转速时不予回馈制动.
（4）
4. 题目：电动汽车永磁无刷直流电机驱动系统低速能量回馈制动的研究
(1) 在电机转速低于空载额定转速(即相感应电势最大幅值E<ud/2)时可实现电磁制动,同时向电源回馈能量.电动汽车需要电气制动的场合主要有以下两种:从高速到低速;下坡时限速。
这两种场合中,电机转速都低于其空载额定转速。
(2) 综上所述,低速回馈制动的实质,是在VT管导通时,将汽车的动能转化为磁场能量存
储在电感2(L一M)中;在VT截止时,将汽车的动能及前半周期内存储在电感中的磁场能量相加,转化为电能,通过电感的升压作用,向蓄电池回馈能量。
与此同时,由于电机电流方向在整个周期内都与电动运行时相反,故,获得制动性的电磁转矩,实现汽车的电气制动。
这种升压斩波回馈制动方式的平均制动强度与电机电流的平均值成正比,它可能达到的最大制动强度与电机的限流值及车速成正比。
当车速很低时,制动作用减弱,需辅以机械制动.
5. 混合动力中无刷直流电机反接制动PWM调制方式的研究
(1) 针对反接制动时电流无法控制的问题，该文指出反电动势短接回路的存在是造成再生电流无法控制的主要原因。
从而提出采用双管调制的方法可以对制动电流进行有效的控制. (2) 在减速或制动过程中，通过控制再生制动电流可以使系统获得平稳的制动转矩。
但当电机发生换相时，由于相电感对电流的抑制作用，使得电机在换相过程中存在转矩脉动情况。
(3)
6 题目：电动摩托车用永磁无刷电机半桥斩波式能量回馈制动实验研究
1. 由于电池电压在回馈制动时变化不大，因此回馈电流与回馈能量近似成正比.
2. 平均回馈电流与PWM占空比间关系式推导
忽略非换向区的三相导通现象，由于实际电路中电感L值不可能为无穷大路具有电机电枢电流断续和连续两种工作状态；
I为单调递增函3. 当电枢电流断续，即占空比a<1一Q时，直流母线上的平均回馈电流
ave
数；当电枢电流连续，即a ≥1一Q 时，ave I 为具有最大值的二次抛物线函数。
4.实验研究：在实验中，将永磁无刷电机与直流电机组成一个可逆拖动系统来模拟半桥斩波回馈制动工况，即令直流电机作电动运行，永磁无刷电机作发电运行。
5. 在同一占空比下，转速越高，平均回馈电流越大；随着转速的上升，使平均回馈电流达到最大值的最佳占空比逐渐减小。
6. 当PWM 占空比为(12E U
)时，平均回馈电流达到最大值为(24E UR )。
可见，随着转速的上升，最大平均回馈电流逐渐增大，对应的最佳占空比逐渐减小。
7 题目：动叉车用无刷直流电机混合制动的研究
1 确定一个回馈制动临界转速min n ，当转速高于min n 时，采用低速回馈制动；当转速低于min n 时，采用反接制动。
制动状态中，既能在高速时回馈能量．又能在低速时保持定的制动转矩，实现快速制动.
2结果采用回馈制动时．制动时间为4s ：采用混合制动时，制动时间为2s ；采用自由停车制动时，制动时间为1s 。
8 题目：电动汽车电动与回馈制动下逆变电路的分析
9 题目：电动汽车用直流无刷电机能量回馈研究(addition)
1按照回馈的不同方式，将直流无刷的能量回馈分为自然回馈、全桥回馈和半桥回馈三种类型.
2。