ASC制动效果成因个人理解

在使用电机进行驱动的场合中，许多场景需要利用电机的发电能力进行动能回收以及电子制动的功能。我将从dq轴上进行一个个人对这种现象的原理分析，若有谬误还请大家指正。

（这里不再对Clark,Park变换进行详细介绍，这里采用的等幅值变换）

我们知道将电机的三相短接，电机将会有一个比较大的阻力，这种状态我们称之为ASC（Active short circuit主动短路），工程上常常利用这种状态进行系统保护以及制动与动能回收，基本原理就是三相短接的电机线圈由于磁通变化（楞次定律）形成对应的相反磁场阻碍运动，并产生相应感应电流，在常见FOC运用场景中，如果一直短接下桥（上桥由于自举电容电路，不能持续导通所以一般不短上桥），那么电流只在电机内进行损耗，无充电效果，有阻力，这样可以一定程度上避免高速滑行中电机产生的巨大反电势对板子有不良影响。一旦短接下桥的PWM载波中占空比不是100%，由于常见FOC的逆变器电路，此刻有一定的整流作用，可将感应产生的电流续流冲入通路中，从而产生动能回收的效果。那么制动感以及负方向电流是如何产生的呢？

如下图是Park变换的坐标变换图：

（这里截取【ql君】qlexcel的Park变换的图）

我们知道通过两个变化后，将驱动波形分为了励磁分量D轴与转矩分量Q轴，通过楞次定律，我们可以了解到，在三相短接的电机状态，转子旋转的一瞬间，线圈会形成对应的磁场，此时线圈产生磁场一定与永磁体磁场极性相反，在这一瞬间我们可以当做当前的感应电流完全作用在D轴上且方向为负方向，电机转动起来后，这个电流将会滞后于当前的D轴的转速，导致在Q轴上产生负方向的分量（可以想象一下盘动电机时，转子永磁体转动，相当于dq轴在向相反的方向转动），如此便形成了所谓的制动效果，整个运行过程中不断重复这个作用，转动速度越快，磁通变化率越高，感应电流越大，则对应的Q轴负方向的分量就越大，制动感就越强，直到达到饱和状态（这里饱和主要是线圈磁路饱和效应会使线圈电感急剧减小，从而无法产生更大的感应电流），饱和状态后感应电流无法再提升如下图，但在许多应用领域可能都处于电流上升区，因此可以简单认为电流与转速正相关。值得一提的是，根据转矩方程，巨大的制动感除了与Q轴电流有关也与磁场强度有关，而在这种状态下的电机，D轴有巨大的负方向分量，极大的增强了气隙磁场强度，因此虽然在Q轴的电流分量比较小，但制动感也很强。

参考文章如下：

车用电机控制器功能安全及主动短路分析http://tjxb.cnjournals.cn/html/2018/09/17537.htm电动汽车电机系统三相主动短路分析及应用 - 精通维修下载摘要：对电动汽车用电机系统三相主动短路（Active Short Circuit，简称ASC）控制电路原理进行介绍，并对三相主动短路下驱动电机输出转矩、转速及相电流的关系和变化特点进行分析说明，同时阐述电机系统二相主动短路模式应用于电动汽车上的作用。结合三相主动短路状态的特性及作用，举例说明http://www.gzweix.com/article/sort0253/sort0666/info-320132.html

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