利用實時速度檢測實現(xiàn)漸進(jìn)式再生制動

當(dāng)電機(jī)在汽車傳動應(yīng)用中使用時，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特性以受控和漸進(jìn)的方式實現(xiàn)再生制動。

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)的一個實際例子。

既是電動機(jī)又是發(fā)電機(jī)

電機(jī)的簡化模型是一個電阻串聯(lián)一個電感和一個電壓發(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)動時由電機(jī)本身產(chǎn)生的電壓，一般稱為反向電動勢，簡寫為BEMF.BEMF電壓是一個固定的電壓轉(zhuǎn)速比值(V/RPM)。

能夠使用Roboteq無刷電機(jī)控制器實現(xiàn)漸進(jìn)式再生制動的實驗性電動踏板車。

圖1：電動機(jī)模型。

當(dāng)給處于機(jī)械鎖定狀態(tài)的電機(jī)加電時，模型實際上可以簡化為一個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消失。

圖2：當(dāng)電機(jī)停轉(zhuǎn)時的等效電路。

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。此時的模型是一個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.在實際應(yīng)用中，這意味著隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的提高，電流會減小。

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，兩個電壓源將相互抵消，電阻上的等效電壓為0，此時電池將沒有電流流出。在實際應(yīng)用中這種情況是不會發(fā)生的，因為這意味著電機(jī)沒有一點扭矩，而克服摩擦力總是需要一定的扭矩。

圖4：無負(fù)載或摩擦力時的穩(wěn)定速度。

在實際應(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)載時電機(jī)速度將趨于穩(wěn)定。