CN209345046U - 一种无刷直流电机制动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电子制动电路技术领域，尤其涉及一种无刷直流电机制动电路。在本实用新型实施例中，无刷直流电机制动电路包括直流电源、制动电路、逆变器、无刷直流电机、电机控制器、制动控制器和驱动封锁器，其中制动电路包括制动开关T7、制动开关T8和制动电阻R1。当电机控制器发出制动信号后，制动控制器根据制动信号产生封锁信号，驱动封锁器接收到封锁信号后将逆变器6个开关管的驱动信号设置成关断逻辑；制动控制器根据制动信号产生制动开关驱动逻辑，控制开关T7关断，同时控制开关T8导通，将制动电阻R1接入到逆变器两端，形成制动回路；经逆变器后形成直流电压施加在制动电阻R1两端，实现制动。

Description

一种无刷直流电机制动电路

技术领域

本实用新型属于电子制动电路技术领域，尤其涉及一种无刷直流电机制动电路。

背景技术

在多旋翼无人机中，无刷直流电机凭借其单位功率密度高、效率高和寿命长等优点，很适合作为带动旋翼旋转的电机。

旋翼叶片通常薄而尖锐，在高速旋转时存在一定危险性，因此在紧急情况下需让电机迅速制动，以防旋翼对人畜等造成伤害。这也是无刷直流电机应用于多旋翼无人机所要解决的一个关键问题。

由于一般情况下无刷直流电机的相绕组电感和电阻较小，若直接通逆变器短路的方式制动，电机绕组中会产生非常大的电流，该电流不仅会造成无刷直流电机的永磁体永久退磁，损坏电机，还会导致逆变器开关管过流，烧毁逆变器。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种无刷直流电机制动电路，旨在解决现有电机制动方式所存在的电机永磁体永久退磁和驱动器烧毁的问题。

本实用新型实施例具体是按如下实现的，一种无刷直流电机制动电路，包括直流电源、制动电路、逆变器、无刷直流电机、电机控制器、制动控制器和驱动封锁器，所述制动电路包括：

分别连接在直流电源正端与逆变器直流母线正端的制动开关T7；

分别连接在逆变器直流母线正端与制动电阻R1一端的制动开关T8；

分别连接在制动开关T8一端和逆变器直流母线负端的制动电阻R1。

上述结构中，所述制动开关T7采用的是IGBT场效应管，其集电极与直流电源正端P1相连，其发射极与逆变器直流母线正端P相连；所述制动开关T8采用的是IGBT场效应管，其集电极与逆变器直流母线正端P相连，其发射极与制动电阻R1的一端相连；所述制动电阻R1为功率电阻，其阻值及功率根据实际电路及制动需求选取，其一端与制动开关T8的发射极相连，另一端与逆变器直流母线的负端N相连；所述直流电源的负端与逆变器直流母线的负端N相连；所述逆变器的三相输出端U/V/W分别和无刷直流电流的三相绕组A/B/C的正端相连。

上述结构中，所述电机控制器实现的功能是：采用单片机或DSP等数字处理器，根据三相六拍控制原理，产生逆变器6个开关管T1-T6的驱动信号；同时根据实际需要产生制动信号。

上述结构中，所述制动控制器实现的功能是：采用门电路系列芯片，根据电机控制器产生的制动信号，进行逻辑处理，输出制动开关驱动逻辑；输出封锁信号到驱动封锁器。

上述结构中，所述驱动封锁器实现的功能是：采用门电路系列芯片，根据制动控制器产生的封锁信号，对逆变器6个开关管的驱动信号进行逻辑处理，输出处理后的驱动信号。

本实用新型实施例采用以上技术方案后，当电机制动时，由于制动电阻的存在，流经逆变器的制动电流不会过大，因此避免了逆变器的损坏和无刷直流电机永磁体发生永久退磁。同时，该直线过程中仅需增加一个制动电阻和两个IGBT场效应管，实现成本也较低。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的无刷直流电机制动电路的模块结构图；

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1给出了本实用新型实施例提供的无刷直流电机制动电路的模块结构图。

一种无刷直流电机制动电路，包括直流电源1、制动电路2、逆变器3、无刷直流电机4、电机控制器5、制动控制器6和驱动封锁器7，所述制动电路2包括：

分别连接在直流电源1正端与逆变器3直流母线正端的制动开关T7；

分别连接在逆变器3直流母线正端与制动电阻R1一端的制动开关T8；

分别连接在制动开关T8一端和逆变器直流母线负端的制动电阻R1。

作为本实用新型一实施例，所述制动开关T7采用的是IGBT场效应管，其集电极与直流电源1正端P1相连，其发射极与逆变器3直流母线正端P相连；所述制动开关T8采用的是IGBT场效应管，其集电极与逆变器3直流母线正端P相连，其发射极与制动电阻R1的一端相连；所述制动电阻R1为功率电阻，其阻值及功率根据实际电路及制动需求选取，其一端与制动开关T8的发射极相连，另一端与逆变器3直流母线的负端N相连；所述直流电源1的负端与逆变器3直流母线的负端N相连；所述逆变器3的三相输出端U/V/W分别和无刷直流电流4的三相绕组A/B/C的正端相连。

作为本实用新型一实施例，所述电机控制器5实现的功能是：采用单片机或DSP等数字处理器，根据三相六拍控制原理，产生逆变器6个开关管T1-T6的驱动信号；同时根据实际需要产生制动信号。

作为本实用新型一实施例，所述制动控制器6实现的功能是：采用门电路系列芯片，根据电机控制器5产生的制动信号，进行逻辑处理，输出制动开关驱动逻辑；输出封锁信号到驱动封锁器7。

作为本实用新型一实施例，所述驱动封锁器7实现的功能是：采用门电路系列芯片，根据制动控制器6产生的封锁信号，对逆变器6个开关管的驱动信号进行逻辑处理，输出处理后的驱动信号。

无刷直流电机直接短接绕组的制动方案的基本原理是将电机绕组不经过电源而直接接通。由于无刷直流电机转子在惯性情况下继续旋转，三相绕组均产生感应电压，该感应电压施加在绕组上；由于绕组被直接接通，因此形成回路，出现感应电流；该电流流经绕组电阻时就将转子的机械能转换成热能，实现制动。

一般情况下无刷直流电机在设计时为了减小绕组的铜损，会尽量降低绕组的电阻值，因此在直接短接绕组的制动方案中，无刷直流电机绕组瞬时制动电流会非常大，该电流不仅会烧毁逆变器的开关管，而且会造成转子永磁体的永久退磁。

为此，本实用新型采用制动电阻R1来限制制动电流的幅值。如图1所示，当电机制动时，由于逆变器6个开关管均关断，此时逆变器相当于三相不控整流桥，无刷直流电机三相绕组因转子惯性旋转而产生的感应电势经过整流桥形成直流电压；此时由于制动开关T7关断，因此直流电源不与制动电路连接，又由于制动开关T8导通，因此该直流电压施加在制动电阻R1两端，形成回路，实现能耗制动。可根据无刷直流电机的额定电压来选择制动电阻R1的阻值，从而使制动电流幅值在逆变器开关管的额定电流以内，并确保永磁体不发生退磁。制动电阻R1的功率根据所限制的制动电流上限来确定。由于制动电阻R1和无刷直流电机的三相绕组串联在回路中，其阻值又较绕组电阻大的多，因此制动电阻R1承担了大部分的能量损耗，这也保证了电机绕组不会因为过热而烧毁。

在本实用新型实施例中，当电机制动时，由于制动电阻的存在，流经逆变器的制动电流不会过大，因此避免了逆变器的损坏和无刷直流电机永磁体发生永久退磁。同时，该直线过程中仅需增加一个制动电阻和两个IGBT场效应管，实现成本也较低。

以上所述仅为本实用新型的较理想实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种无刷直流电机制动电路，包括直流电源、制动电路、逆变器、无刷直流电机、电机控制器、制动控制器和驱动封锁器，其特征在于，所述制动电路包括：

分别连接在直流电源正端与逆变器直流母线正端的制动开关T7；

分别连接在逆变器直流母线正端与制动电阻R1一端的制动开关T8；

分别连接在制动开关T8一端和逆变器直流母线负端的制动电阻R1。

2.如权利要求1所述的一种无刷直流电机制动电路，其特征在于，所述制动开关T7采用的是IGBT场效应管，其集电极与直流电源正端P1相连，其发射极与逆变器直流母线正端P相连；所述制动开关T8采用的是IGBT场效应管，其集电极与逆变器直流母线正端P相连，其发射极与制动电阻R1的一端相连；所述制动电阻R1为功率电阻，其阻值及功率根据实际电路及制动需求选取，其一端与制动开关T8的发射极相连，另一端与逆变器直流母线的负端N相连；所述直流电源的负端与逆变器直流母线的负端N相连；所述逆变器的三相输出端U/V/W分别和无刷直流电流的三相绕组A/B/C的正端相连。

3.如权利要求1所述的一种无刷直流电机制动电路，其特征在于，所述电机控制器实现的功能是：采用单片机或DSP等数字处理器，根据三相六拍控制原理，产生逆变器6个开关管T1-T6的驱动信号；同时根据实际需要产生制动信号。

4.如权利要求1所述的一种无刷直流电机制动电路，其特征在于，所述制动控制器实现的功能是：采用门电路系列芯片，根据电机控制器产生的制动信号，进行逻辑处理，输出制动开关驱动逻辑；输出封锁信号到驱动封锁器。

5.如权利要求1所述的一种无刷直流电机制动电路，其特征在于，所述驱动封锁器实现的功能是：采用门电路系列芯片，根据制动控制器产生的封锁信号，对逆变器6个开关管的驱动信号进行逻辑处理，输出处理后的驱动信号。