H桥驱动直流有刷电机的两个困惑

只看该作者 · 2014-10-19 21:45

本帖最后由 fivetrees 于 2014-10-19 21:45 编辑

H桥驱动直流有刷电机，M+和M-分别为电机的两根线。
规定：电机正转，Q1和Q4导通。
PWM控制方法：Q1和Q4同时加载PWM，使得Q1和Q4同时导通或同时关闭。每一个PWM周期内，Ton时，Q1和Q4导通，Toff时，Q1和Q4关闭。
现象：Ton的时候，电流方向为24V、Q1、M+、M-、Q4、GND。Toff的时候，电流方向为GND、Q3二极管、M+、M-、Q2二极管、24V。
分析：Toff的时候，电机电感需要续流，所以从GND吸收电流经Q3和Q2的二极管到达24V。
我的疑问：Ton的时候，24V减掉电机反电动势之后，剩余的电压除以电枢电阻，即为电机电流。Toff的时候，24V消失，反电动势E不变（因为反电动势E跟电机转速有关，转速不变，反电动势不变），所以M+电势高于M-，这样的话，电机怎么会通过Q3的寄生二极管吸收GND的电荷呢？

第二个
电机正常运行，电流方向为24V、Q1、M+、M-、Q4、GND。希望迅速制动，先关闭四个MOS管。接着同时打开Q3和Q4，让电机处于能耗制动，电机迅速停止。
现象：示波器观察到能耗制动的时候，电流方向为GND、Q4、M-、M+、Q3、GND。也就是说，电流方向瞬间逆转，且幅值非常大。
分析：制动瞬间，电机转速不变，所以反电动势E不变，而外部电压为0，电流I=（0-E）/R，所以由正变负；而电机内阻极小，所以电流幅值非常大。
疑问：不是说电感电流不能突变吗？这个时候瞬间逆转，岂不是会反激出非常大的电动势？

总体疑问：上面两个案例，为什么一个要按照电感续流来看，另一个要按照反电动势不能变来分析？而不能交换着分析？

1万 · 2014-10-20 13:31

楼主很细心，考虑得很深入，支持一下。
为什么一个要按照电感续流来看，另一个要按照反电动势不能变来分析？而不能交换着分析？
其实这两条都是成立的。只是看谁起的作用明显罢了。

问题1： M+电势高于M-，这样的话，电机怎么会通过Q3的寄生二极管吸收GND的电荷呢？
如果电流不变，那么就不会会通过Q3的寄生二极管吸收GND的电荷，而事实上，这个时候电流发生了下降，下降速率引起了自感电压，抵消电源电压和反电势后，再提供这个电流。

问题2：不是说电感电流不能突变吗？这个时候瞬间逆转，岂不是会反激出非常大的电动势？
你示波器看到的电流，已经过了那个不突变的过程了，换句话说，瞬时不突变没有错，但这个时候变化很快。你看到的已经是快速变化完成之后的波形了。

只看该作者 · 2014-10-21 19:30

本帖最后由 fivetrees 于 2014-10-21 19:34 编辑

airwill 发表于 2014-10-20 13:31
楼主很细心，考虑得很深入，支持一下。
为什么一个要按照电感续流来看，另一个要按照反电动势不能变来分析 ...

我跟同事也讨论了下，再看看你的回复，重新梳理了思路，确实没错。
从定性的角度来说，对于“问题1”，Toff期间，电流下降，就会产生足够大的自感电压，抵消电源电压和电枢电动势来阻止下降，但自感电压的形成是建立在电流不断下降的基础上，所以只要等待足够的时间（比如2ms），电流就会降到零，甚至反向（如果有一个反向电流通路的话）。
问题2，按照上面同样的方法，首先得有一个电感产生反激电压阻止电流下降的过程，可能时间非常短，而我测量电流波形的时候被巨大的电流脉冲所吸引，看到突变过程极短（小于2ms，具体多少没仔细看，也有可能是几十us或几us），就没放大看，以为是瞬间完成的。但是现在手头还没法测试，刚换了新工作，测试平台得过段时间才能搭起来，所以到时候再看看这个“突变”的过程到底有多快。

只看该作者 · 2014-12-4 11:22

第一种现象形成，可不可以理解成电机主电流从最大到零在绕组上形成的能量释放？

H桥驱动直流有刷电机的两个困惑

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