[发明专利]单线圈BLDC电机的制动

说明书

本申请公开了单线圈BLDC电机的制动。一种用于制动单线圈BLDC电机的方法(100)，该方法(100)包括通过对以下一系列步骤进行多次迭代：持续制动周期的制动状态；以及持续冷却周期的高阻抗状态，其中在制动状态期间电流流过单线圈，并且在高阻抗状态期间没有电流流过单线圈；其中，当电机在发电机模式下运行时，完成从制动状态到高阻抗状态的转换(110)。

技术领域

本发明涉及单线圈无刷直流(BLDC)电机领域。更具体地说，它涉及一种用于制动单线圈BLDC电机的方法和设备。

发明背景

在驱动BLDC电机后制动BLDC电机时，BLDC电机的感应能量和动能需要以安全的方式去除。在一些应用中，不允许或不可能将此能量推回BLDC电机的电源。

标准解决方案是停止驱动电机，并让其因自身负载(摩擦等)而停止。

在某些应用中，最好或有必要尽可能快地制动电机。典型应用是被热插拔以便维修的高速风扇。这种高速旋转风扇对维修工程师来说是危险的。其他应用是需要快速改变方向的风扇，这或者是由于风车状况，也可能是因为气流方向需要反转，诸如在家庭通风应用中。

当要解决多相BLDC电机(例如三相电机)的尽可能快地制动电机的问题时，通常利用这些线圈以星形或三角形配置互连的事实。

然而，这在单线圈电机中是不可能的，因为它们只有一个电机线圈。

对于低功率单线圈电机，通常将全桥切换为续流，以制动电机。对于低功率电机，最大续流相电流(Iphase，fw)不应超过最大电流(Iphase，max)：

在方程式中，V_BEMFmax是产生的最大反电动势电压，R_total是线圈电阻和驱动器电阻的总和。对于大功率电机，该总电阻较小，导致高制动电流，应限制该电流，以保护H桥驱动器免受过电流状况的影响

单线圈电机的第一个制动条件是，假设在开始制动之前，单线圈BLDC电机正由H桥输出驱动器主动驱动。在这种情况下，电机线圈带有感应能量，其与相电流的平方成正比E_inductive＝I_phase².

第一种方法将H桥驱动器立即切换到如下状态，在该状态下，通过电机线圈的电流路径被中断，并且感应能量瞬间放电到电源中，这称为回扫脉冲。电流路径的中断可以通过几种方式实现，例如，打开两个导电晶体管中的一个。在任何一种情况下，电流都将持续流过相反晶体管的体二极管，该相反晶体管也可选择地被开启。

取决于电机的电感，回扫脉冲为几微秒到几毫秒，但动能通过感应到线圈中的BEMF电压转换为电流。从线圈释放回扫脉冲后，如果存在导电路径，则BEMF电压将感应出发电机模式电流。为了避免这种导电路径，所有四个晶体管必须保持关闭状态，使H桥处于高阻抗模式(HiZ)。