直流无刷电机怎么制动？

Question

如题所述

Answer 1

　　直流无刷电机制动是通常利用电机自身进行快速制动有两种简单的办法，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加有利。但是短接制动不需要对于硬件进行任何改动，简单方便是其突出的优点，所以重点研究短接制动。‍
　　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（或者下桥臂）全部导通而下桥臂（或者上桥臂）截止状态，电机的三相定子绕组全部被短接。处于发电状态的电机，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，电机的动能被快速释放，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超过MOS管的承受能力，因此一般等待电机速度降低到一定程度再使用短接制动。

Answer 2

直流无刷电机制动是通常利用电机自身进行快速制动。

有两种制动方法：

1.电制动：把主电断开，接入一个反向电压，转子快停转了,脱开,可实现电制动。

2.机械制动：把主电断开，接入一个反向电压，转子快停转了，如果在转子一端有刹车装置,可实现机械制动。

电机不加驱动电压自由滑行的状态实际上并不存在,一个是电机存在齿槽定位力矩，就是电机在开路状态，转动无刷电机的轴能够感觉有一顿一顿的阻力。是由转子永磁和定子磁路闭合形成的，因此转子即使处于自由状态，也是静止特定位置。

另外由于此时电机处于发电状态，虽然开关管是处于关断状态，但是开关管并联的有反向二极管，恰好处于正向导通的状态，它能够把发电状态产生的能量反馈回电源，必然转化为制动力矩。如果转子速度比较高，还应该考虑电源的泄放能力。一般转速度不用考虑。因此在电机初始减速阶段可以利用以上制动力把电机速度降低在考虑其它的转动措施。

通常利用电机自身进行快速制动有两种简单的办法，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加有利。但是短接制动不需要对于硬件进行任何改动，简单方便是其突出的优点，所以我们重点研究短接制动。

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（或者下桥臂）全部导通而下桥臂（或者上桥臂）截止状态，电机的三相定子绕组全部被短接。处于发电状态的电机，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，电机的动能被快速释放，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超过MOS管的承受能力，因此一般等待电机速度降低到一定程度再使用短接制动。具体到我们当前的硬件电路，其下桥臂带有PWM控制。所以采用下桥臂的三相接线短接的方式，这样还可以对于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。

Answer 3

直流无刷电机减速及快速制动

我们的系统要求电机不但能够快速制动，而且要求能够准确停止指定霍尔位置下（定位）。它是采用电机自身的霍尔进行定位。老产品是依靠电机外部圈数定位开关进行定位的方法。霍尔定位法在电机旋转一圈最少可以分十二个定位点，比以前产品定位密度提高12倍。可以在完全相同的驱动系统中，显示多达15个画幅。

画布缠绕在滚筒上之后会使滚筒直径会发生变化，同样的转动一圈，画幅行走的距离也会发生变化，老产品因为采用以圈定位，转动一圈只能给出一个信号，为了避免滚筒直径产生大的变化，造成不能够显示完整画幅，只好采用限定滚筒转动圈数的办法，通常不能够超过四个画幅。

新一代的产品由于电机和滚筒同轴，电机采用霍尔定位法之后，滚筒也等于提高了定位密度，随着转动步距的减少（两个霍尔定位点之间转动的距离），它可以根据滚筒直径的变化，适当的多行走一个步距，或者少走一个步距，也就是能够实时的进行画布在画框中位置的调整，所以在采用完全相同的驱动系统，它可以容纳多达15个画幅。

另外，老产品滚筒转动一圈相当于行走200毫米的距离，但是只有最后100毫米的距离才开始减速，前面100毫米的距离靠定时器的计时进行控制，即使定时器计时相当精确，但是滚筒的转速在冬、夏变化时会有所不同（机械阻力不同），距离等于滚筒速度和时间的乘积，直接导致起始减速点位置的漂移，导致减速时间、减速力矩的不同，当最后一个开关的动作时，采用急刹车动作。难免会产生冲过定位点过大的情况。画幅漏边，虽然不影响总体性能，但是给人不舒服的感觉。新产品以霍尔计数计算判画幅行走长度，也就是起始减速点的位置，急刹车的位置，与滚筒速度无关，即使冲过定位点，也要回归到定位点，因为霍尔定位不容许存在累计定位误差。本次定位误差必须在本次校正完成，不能够带到下次转动过程。可以保证画幅定位准确。以上简略介绍滚筒定位和霍尔定位在滚动式灯箱系统的性能上面区别，包括对于减速以及快速刹车的要求。

快速制动是使用于减速、停止环节当中，电机的设计要求总体转动6-12圈，其中包括启动，加速，匀速，减速，停止的几个运行环节，必须在3秒内完成。显然在电机的自由滑行状态，依靠自身的机械摩擦力进行减速，是无法满足减速时间的要求，必须由电机提供制动力矩。我花了很多时间研读XC866的说明书，终于发现在驱动开关状态表中有减速的开关字节，就是下面的短接制动，可以由电机提供制动力矩，它对于准确定位同样具有重要的作用。

其实后来试验时发现，电机不加驱动电压，自由滑行的状态实际上并不存在。一个是电机存在齿槽定位力矩，就是电机在开路状态，转动无刷电机的轴能够感觉有一顿一顿的阻力。是由转子永磁和定子磁路闭合形成的，因此转子即使处于自由状态，也是静止特定位置。另外由于此时电机处于发电状态，虽然开关管是处于关断状态，但是开关管并联的有反向二极管，恰好处于正向导通的状态，它能够把发电状态产生的能量反馈回电源，必然转化为制动力矩。如果转子速度比较高，还应该考虑电源的泄放能力。一般转速度不用考虑。因此在电机初始减速阶段可以利用以上制动力把电机速度降低在考虑其它的转动措施。

通常利用电机自身进行快速制动有两种简单的办法，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加有利。但是短接制动不需要对于硬件进行任何改动，简单方便是其突出的优点，所以我们重点研究短接制动。

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（或者下桥臂）全部导通而下桥臂（或者上桥臂）截止状态，电机的三相定子绕组全部被短接。处于发电状态的电机，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，电机的动能被快速释放，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超过MOS管的承受能力，因此一般等待电机速度降低到一定程度再使用短接制动。

具体到我们当前的硬件电路，其下桥臂带有PWM控制。所以采用下桥臂的三相接线短接的方式，这样还可以对于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。经过试验，因为我们电机速度最高速度只有200转/分。速度属于低速范围。采用刹车力度的占空比很小的情况（5%）下，经过15-18个霍尔就使电机完全停止。我们试验的电机一圈有30个霍尔，只相当于半圈，制动效果完全满足设计要求。