【導讀】當dang使shi永yong磁ci電dian機ji驅qu動dong器qi中zhong的de運yun動dong質zhi量liang減jian速su時shi

，存cun儲chu在zai機ji械xie係xi統tong中zhong的de能neng量liang可ke以yi通tong過guo電dian機ji驅qu動dong器qi返fan回hui到dao電dian源yuan。如ru果guo沒mei有you正zheng確que考kao慮lv這zhe種zhong能neng量liang，它ta可ke能neng會hui導dao致zhi電dian源yuan電dian壓ya升sheng高gao，從cong而er損sun壞huai電dian機ji驅qu動dong器qi或huo係xi統tong的de其qi餘yu部bu分fen。

當dang使shi永yong磁ci電dian機ji驅qu動dong器qi中zhong的de運yun動dong質zhi量liang減jian速su時shi
，存cun儲chu在zai機ji械xie係xi統tong中zhong的de能neng量liang可ke以yi通tong過guo電dian機ji驅qu動dong器qi返fan回hui到dao電dian源yuan。如ru果guo沒mei有you正zheng確que考kao慮lv這zhe種zhong能neng量liang
，它ta可ke能neng會hui導dao致zhi電dian源yuan電dian壓ya升sheng高gao
，從cong而er損sun壞huai電dian機ji驅qu動dong器qi或huo係xi統tong的de其qi餘yu部bu分fen。

在本文中，我們將研究安全消散這種能量的方法。為了簡化示例，顯示了直流有刷電機。這也適用於無刷電機係統。

能量守恒

能量守恒是物理學的一個基本原理——能量既不能被創造也不能被消滅。

當某物（例如質量塊）移動或旋轉時

，它會積累動能。在電機係統中，動能來自為電機提供電能的電源，電機產生扭矩以加速質量。

電機轉子的慣性以及與電機相連的機械係統中都存儲有能量。為簡單起見，將機械係統設想為耦合到電機軸的飛輪（圖 1）。

圖 1機械係統的飛輪示例

動能可以用 Iω2 計算，其中 I 是轉動慣量，ω 是角速度。速度越高或慣性越大，儲存的能量就越多。

這是一個非常明顯的概念——需xu要yao能neng量liang才cai能neng使shi某mou物wu移yi動dong。不bu太tai明ming顯xian的de是shi當dang你ni想xiang停ting止zhi運yun動dong時shi會hui發fa生sheng什shen麼me。要yao停ting止zhi或huo減jian慢man運yun動dong質zhi量liang
，必bi須xu將jiang儲chu存cun的de動dong能neng轉zhuan移yi到dao某mou個ge地di方fang。但dan是shi哪na裏li
？

當您斷開旋轉電機的電源時
，存儲在運動質量中的能量會耗散到係統的機械損耗中。由於摩擦，大部分能量轉化為熱量（圖 2）。chufeiyouhendademocali
，fouzedianjihuifeichanghuanmandihuaxingtingzhi。dianjibianchengfadianji，danyouyumeiyoudianliuliuguodelujing
，yincimeiyoudiancizhuanjulaibangzhutingzhidianji。

圖 2停止電機中的摩擦

如果通過短路電機的輸出為電流從該發電機流出提供路徑，則電流會產生與旋轉方向相反的扭矩（圖 3）。這(zhe)會(hui)導(dao)致(zhi)電(dian)機(ji)快(kuai)速(su)停(ting)止(zhi)。在(zai)這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)下(xia)
，能(neng)量(liang)大(da)部(bu)分(fen)以(yi)熱(re)量(liang)的(de)形(xing)式(shi)在(zai)電(dian)機(ji)的(de)繞(rao)組(zu)電(dian)阻(zu)和(he)電(dian)流(liu)路(lu)徑(jing)中(zhong)的(de)任(ren)何(he)電(dian)阻(zu)中(zhong)耗(hao)散(san)，從(cong)而(er)使(shi)電(dian)機(ji)短(duan)路(lu)。

圖 3扭矩與旋轉相反

這有時被稱為“短刹車”。實際上
，短路通常是通過打開 H 橋的低側 MOSFET 來提供電流路徑來實現的。

dangkongzhixitongxiangyaokuaisujiangdidianjisudushi，shijiadaodianjidedianliujixinghuifanzhuanyitigongyuyundongxiangfandeniuju。wanchenghou，cunchudedongnengkeyitongguodianjiqudongdianluqudonghuidianyuan。

如(ru)果(guo)電(dian)源(yuan)是(shi)一(yi)塊(kuai)完(wan)美(mei)的(de)電(dian)池(chi)，那(na)麼(me)能(neng)量(liang)就(jiu)會(hui)流(liu)回(hui)電(dian)池(chi)並(bing)被(bei)回(hui)收(shou)利(li)用(yong)。然(ran)而(er)，在(zai)現(xian)實(shi)世(shi)界(jie)中(zhong)，電(dian)源(yuan)通(tong)常(chang)是(shi)直(zhi)流(liu)電(dian)源(yuan)，除(chu)非(fei)專(zhuan)門(men)設(she)計(ji)這(zhe)種(zhong)電(dian)源(yuan)，否(fou)則(ze)直(zhi)流(liu)電(dian)源(yuan)隻(zhi)能(neng)提(ti)供(gong)電(dian)流(liu)。因(yin)為(wei)它(ta)不(bu)能(neng)吸(xi)收(shou)電(dian)流(liu)
，所(suo)以(yi)能(neng)量(liang)必(bi)須(xu)流(liu)向(xiang)的(de)地(di)方(fang)是(shi)進(jin)入(ru)作(zuo)為(wei)電(dian)源(yuan)一(yi)部(bu)分(fen)的(de)電(dian)容(rong)。

電容器中存儲的能量可以用 CV2 計算，其中 C 是電容，V 是電壓。隨著能量流入電容器，電容器兩端的電壓必須增加（圖 4）。

圖 4 隨著能量的增加而增加電容器電壓

如果能量很小（要麼速度低
，要麼慣性小）
，namedianyazengjiakenengzugouxiao，buhuiyinqirenhewenti。danshi
，zaimouxieqingkuangxia，ruguonengliangguoduohuodianrongbuzu，dianyakenenghuishangshengdaopohuaixingshuiping。zhekenenghuisunhuaidianjiqudongdianluhuolianjiedaotongyidianyuandeqitadianlu。

消散能量

有(you)幾(ji)種(zhong)方(fang)法(fa)可(ke)以(yi)處(chu)理(li)回(hui)收(shou)回(hui)電(dian)源(yuan)的(de)能(neng)量(liang)。一(yi)種(zhong)是(shi)在(zai)電(dian)源(yuan)上(shang)放(fang)置(zhi)大(da)量(liang)電(dian)容(rong)。在(zai)某(mou)些(xie)情(qing)況(kuang)下(xia)，這(zhe)可(ke)能(neng)就(jiu)是(shi)所(suo)需(xu)要(yao)的(de)全(quan)部(bu)，但(dan)在(zai)大(da)多(duo)數(shu)情(qing)況(kuang)下(xia)，由(you)於(yu)物(wu)理(li)或(huo)成(cheng)本(ben)限(xian)製(zhi)，大(da)電(dian)容(rong)器(qi)並(bing)不(bu)實(shi)用(yong)。

另一種處理能量的方法是在電源兩端使用半導體鉗位器件，例如 TVS 或齊納二極管（圖 5）。鉗(qian)位(wei)設(she)計(ji)為(wei)在(zai)剛(gang)好(hao)高(gao)於(yu)電(dian)源(yuan)的(de)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)電(dian)壓(ya)時(shi)發(fa)生(sheng)故(gu)障(zhang)。當(dang)回(hui)收(shou)能(neng)量(liang)導(dao)致(zhi)電(dian)壓(ya)升(sheng)高(gao)時(shi)，鉗(qian)位(wei)器(qi)會(hui)發(fa)生(sheng)故(gu)障(zhang)並(bing)保(bao)護(hu)係(xi)統(tong)。返(fan)回(hui)電(dian)源(yuan)的(de)能(neng)量(liang)在(zai)鉗(qian)位(wei)裝(zhuang)置(zhi)中(zhong)以(yi)熱(re)量(liang)的(de)形(xing)式(shi)消(xiao)散(san)。

如果能量適中

，則此解決方案簡單易行。

圖5 用於耗散能量的半導體鉗位

zaijiaodadexitongzhong
，shiyongjiandandeqianweitongchangshibuqieshijide，yinweixuyaohaosandenengliangtaida。zaizhexieqingkuangxia，keyishiyongyouyuanqianweidianlujiangnenglianghaosandaodianzufuzaizhong。

圖6 用於耗散能量的有源電路鉗位

鉗位電路通過使用比較器或類似電路監控電源電壓來工作（圖 6）。如果電壓超過預設閾值（剛好高於正常工作電壓），負載電阻器會在電源兩端切換以耗散能量。

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