源|电动机和控制装置当永磁电动机驱动器减速时，存储在机械系统中的能量将通过电动机驱动器返回到动力源。如果这部分能量的大小无法正确计算，将导致电源电压升高，从而损坏电动机驱动器或系统的其他部分。本文将探讨如何安全消除这种能量。为了简化操作，我们以直流有刷电机为例。当然，给出的方案也适用于无刷电动机系统。能量守恒定律能量守恒定律，即物理能量的基本定律，既不是凭空产生的，也不是凭空消失的。物体（例如质量）通过移动或旋转产生动能。在电动机系统中，动能来自电动机的电源，电动机产生扭矩以加速质量运动。电动机转子和连接至电动机的机械系统的惯性中存在能量存储。简而言之，可以将机械系统想象为与电动机轴相连的飞轮（见图1）。图1：“飞轮”图。在机械系统中。这里，动能可以根据公式1 /2Iω2计算，其中I是惯性矩，ω是角速度。速度越快或惯性越大，则存储的能量越多。显然，这意味着物体的运动需要能量。但是，当您想停止运动时又会发生什么呢？当运动的质量停止或减速时，其存储的能量必须流向某个地方，那么该能量将流向何处？当旋转电机的功率被切断时，存储在移动质量中的能量将被耗散到系统的机械损耗中。由于摩擦的影响，大部分能量都转化为热量（见图2）。除非摩擦很大，否则电动机停止的速度将非常慢。此时，驱动电动机从电气状态变为发电状态，但是由于没有电流路径，因此没有电磁转矩来使电动机停止。图2：如果电动机停止旋转时的摩擦力可以为电流提供电流短路输出路径，则电流将产生与旋转方向相反的转矩（请参见图3），从而可以使电动机快速停止。然而，在这种情况下，由制动产生的能量将在短路电动机的绕组电阻和电流路径中的电阻中耗散，然后以热的形式耗散。图3：与旋转方向相反的扭矩。该方法有时称为“短路制动”。实际上，短路通常是指通过导通H桥的下部MOSFET来提供电流路径。当控制系统想要快速降低电动机的速度时，施加到电动机的电流的极性将反转，以提供与旋转方向相反的转矩。然后，所存储的动能可以通过电动机驱动电路返回至电源。如果电源是完美的电池，则能量将流回电池并被回收。实际情况并非如此。电源通常是直流电源。除非电源经过特别设计，否则只能产生电流。由于直流电源无法吸收电流的特性，返回的能量只能作为电源的一部分进入电容器。可以通过公式½cv2计算电容器中存储的能量，其中c是电容，v是电压。能量流入电容器后，电容器上的电压将不可避免地增加（请参见图4）。图4：能量增加后，电容器电压也会增加。如果能量相对较小（慢速或惯性较小），则此时的电压升高可以忽略不计。但是有时，如果能量过多或电容不足，电压可能会上升到破坏性水平。这会损坏电动机驱动电路或连接到同一电源的其他电路。有多种方法来耗散能量以处理返回给电源的能量：一种方法是在电源上放置一个大电容器。有时会使用这种方法，但是在大多数情况下，由于物理或成本限制，大型电容器不实用。另一个解决方案是使用半导体钳位设备连接到电源，例如TVS或齐纳二极管（见图5）。当电源电压超过正常工作电压时，请使用钳位装置将其击穿。当再生能量导致电压升高时，钳位装置可以击穿电压以保护系统。返回电源的能量被消耗在