利用實(shí)時(shí)速度檢測實(shí)現(xiàn)漸進(jìn)式再生制動(dòng)

當(dāng)電機(jī)在汽車傳動(dòng)應(yīng)用中使用時(shí)，最令人感興趣的特性之一是它們還能用作發(fā)電機(jī)，因而在剎車時(shí)可以給汽車電池充電。Roboteq公司的電機(jī)控制器可以通過方便地編程充分利用這個(gè)特性以受控和漸進(jìn)的方式實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)。

本文討論了使用電機(jī)速度檢測這種簡單且非常高效的技術(shù)背后的原理，并介紹了使用與Roboteq控制器連接的無刷電機(jī)的一個(gè)實(shí)際例子。

既是電動(dòng)機(jī)又是發(fā)電機(jī)

電機(jī)的簡化模型是一個(gè)電阻串聯(lián)一個(gè)電感和一個(gè)電壓發(fā)生器。電阻和電感就是電機(jī)內(nèi)部電磁部件的電阻和電感。電壓發(fā)生器代表電機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)由電機(jī)本身產(chǎn)生的電壓，一般稱為反向電動(dòng)勢，簡寫為BEMF.BEMF電壓是一個(gè)固定的電壓轉(zhuǎn)速比值(V/RPM)。

能夠使用Roboteq無刷電機(jī)控制器實(shí)現(xiàn)漸進(jìn)式再生制動(dòng)的實(shí)驗(yàn)性電動(dòng)踏板車。

圖1：電動(dòng)機(jī)模型。

當(dāng)給處于機(jī)械鎖定狀態(tài)的電機(jī)加電時(shí)，模型實(shí)際上可以簡化為一個(gè)兩端連接電池的電阻，測得的電流值為I=VBat/Rm.電感只是影響電壓加上瞬間的電流，如果電壓保持恒定這種影響會(huì)消失。

圖2：當(dāng)電機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)的等效電路。

如果電機(jī)允許旋轉(zhuǎn)，那么它將產(chǎn)生正比于旋轉(zhuǎn)速度的BEMF電壓。此時(shí)的模型是一個(gè)電阻加上分別位于電阻兩端的發(fā)電器。電阻上的最終電壓等于電池電壓減去BEMF，電流則為I = (VBat - VBemf) / Rm.在實(shí)際應(yīng)用中，這意味著隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的提高，電流會(huì)減小。

圖3：加速狀態(tài)。

如果電機(jī)轉(zhuǎn)速可以足夠快到BEMF等于電池電壓，兩個(gè)電壓源將相互抵消，電阻上的等效電壓為0，此時(shí)電池將沒有電流流出。在實(shí)際應(yīng)用中這種情況是不會(huì)發(fā)生的，因?yàn)檫@意味著電機(jī)沒有一點(diǎn)扭矩，而克服摩擦力總是需要一定的扭矩。

圖4：無負(fù)載或摩擦力時(shí)的穩(wěn)定速度。

在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)BEMF達(dá)到產(chǎn)生扭矩的電池電流足以克服摩擦力和電機(jī)機(jī)械負(fù)載時(shí)電機(jī)速度將趨于穩(wěn)定。