电机制动

在电力拖动系统中,电机经常需要工作在制动状态,例如,许多生产机械工作时,往往需要快速停车或者由高速运行迅速转为低速运行,这就需要电机进行制动,因此,电机的制动运行也是十分重要的。

通常利用电机自身进行快速制动有两种简单的方法:一种是能耗制动,一种是短接制动,能耗制动是把电机的动能消耗在外部制动电阻上,短接制动是把电机的动能消耗在电机的定子绕组上。显然能耗制动对于减少电机发热更有利,但是短接制动不需要对硬件进行任何改动,简单方便是其突出的优点。

所谓短接制动是指在刹车时能做到让电机的驱动MOS管上桥臂(或下桥臂)全部导通而下桥臂(或者上桥臂)截止状态,电机的三相电子绕组全部被短接,电机处于发电状态,相当于电源被短路,因为绕组的电阻比较小,所以能产生很大的短路电流,电机的动能被很快释放,从而使电机瞬时产生极大的制动力矩,能够达到快速刹车的效果。电机速度越高,短路电流越大,制动力也越大,但是必须考虑不能够超过MOS管的承受能力,因此一般等到电机速度降低到一定程度再使用短接制动。

如果采用下桥臂的三相接线短接的方式,使用PWM可以对刹车力度进行适当的调节,为了避免在电机高速时产生过大的短路电流,超过MOS管的承受能力,一般开始短接制动时,PWM控制的占空比不要超过30%,当电机的速度降低为低速时,为了加大制动力矩,即使采用100%的占空比对于MOS管也是安全的。

短接制动的原理:在电动机切断电源的同时,将定子绕组短接,转子惯性转动,由于转子有磁性,形成了一个旋转磁场,在电机旋转惯性作用下,磁场切割定子绕组,并在定子绕组中产生感应电动势,定子绕组被短接,所以在定子绕组回路中有感应电流,该电流又与旋转磁场相互作用,产生制动转矩,迫使电机停止转动。

短接制动的优点是无需特殊的控制设备,且简单易行,但制动转矩不大,适用于小容量的高速电机及制动要求不高的场合。

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