图12-6 三相非桥式换相电路制动控制

电机运转中，如果接收到停止指令，驱动器的功率开关器件截止，转速下降过程中电动机处于发电机工作状态。但由于没有形成电回路，绕组没有电流流过，电动机将以较长时间后才能够停止。如果需要电动机快速停止，可采用制动控制。为此需要引入合适的能耗制动回路，使绕组中流过的再生电流产生制动转矩，电机动能转化为电阻上的热损耗，使电动机快速停止。

图12-6给出三相非桥式换相电路的制动控制方案。由3个二极管VD、电阻R和一个开关S组成制动控制电路。在停机信号发出后，三个功率晶体管截止，然后制动控制信号令开关S闭合，各相绕组产生制动电流。利用电阻R限制制动电流的最大值。这里的开关S可以用一个功率晶体管代替。也可以将晶体管接为恒流工作方式，实现恒流能耗制动。

对于桥式功率开关器件，例如三相逆变桥，制动控制也很容易实现。停止指令发出后，上下桥臂六个功率开关器件截止。如果设法同时控制下桥臂三个功率开关器件都导通，相当于三相绕组端头同时接地短接，反电动势产生相当大的短路电流，使电动机快速制动。需要指出注意的是，此短接制动电流值可能接近电动机堵转电流大小，而且如果控制器只在直流母线设置一个电流传感器来完成过电流检测和保护的话，此限流保护对短接制动电流不起作用，因为此短接制动电流并不流过直流母线。为了解决这个问题，可以如上述解决突然反转过电流那样，在停止指令发出后，过一段时间，待电动机降低到某一转速后，才发出制动指令，实现短接制动，以减少电流的冲击。短接制动也可以这样实施：上下桥臂六个功率开关器件截止后，用外接三个有触点开关将三相绕组端头通过三个能耗电阻短接。选择合适的电阻值以限制制动电流。

参考文献[5]提出一种抽头绕组的能耗制动方法。三相星形绕组无刷直流电动机的每个绕组设有一个中间抽头。需要制动时，先关闭逆变桥，外接三个有触点开关将三相绕组抽头直接短接。合适的抽头位置可得到足够能耗制动电流，且在安全范围内。

用电气制动代替机械制动的一个实例：传统洗衣机为保障人身安全设置了机械制动，脱水时，当人把洗衣机上盖掀开，控制器发出制动指令，机械制动功能使洗衣机在数秒内快速停转。机械制动是减速离合器的一个部分。采用直接驱动无刷直流电动机驱动的洗衣机，这个功能由电气制动代替，简化了机械结构。

更为完善和常见的安全制动原理电路如图12-7和图12-8所示。这里，无刷直流电动机通过固态电路实施动态制动，制动电流流过功率开关器件。制动过程是可控的，在电子控制下，制动电流能够限制在安全范围内，保护电动机和功率开关器件。有两种常见的无刷直流电动机制动方案。(www.daowen.com)

第一个制动电路例子如图12-7所示。该电路通常用于小功率电动机的应用，绕组电感高，制动电流的峰值由电流模式PWM控制所限制。由于正常的三相逆变桥电路不支持直接制动，对这个电路逆变桥已作修改，加入三个分立的二极管（VD₇～VD₉）与逆变桥三个低侧功率开关器件串联。这三个二极管确保制动电流不会反向流通过低侧功率开关。在峰值电流模式控制的驱动器，另有三个低侧续流二极管（VD₂、VD₄、VD₆）应当如图连接。为了控制平均制动电流，必须添加第二个电流检测电阻R_s2，从图中的+I和-I点接至电流调节器。在制动模式时，所有六个功率晶体管开关先是关闭，经很短的死区时间后，三个低侧开关器件重新接通。在整个制动过程中，三个高侧开关器件保持关闭。在这种情况下，电动机与外电源电压完全断开。由绕组的反电动势引起的制动电流流过三相绕组、3个串联二极管、3个低侧功率开关器件、电流检测电阻和三个低侧续流二极管形成回路。由于外部电路电阻仅限于低值的电流检测电阻，在能耗制动时，大部分转子动能将转换为电动机绕组电阻的发热。通过PWM电流调节控制，使制动时的峰值电流限制在预先设置的安全范围内，电动机将快速停止，同时又保护了功率开关器件和电动机绕组。

图12-7 一种三相桥式制动控制电路

图12-8 另一种三相桥式制动控制电路

第二个制动电路例子（见图12-8）是一种传统的三相逆变桥，一个制动开关V₇控制的动态制动电阻器R_B与直流母线电容器并联。这个制动电路可用于4个象限工作，支持控制减速和制动。在四象限转矩控制的应用中，内部电流或转矩控制电路的作用可以使电动机在两个转向加速和减速。当制动减速或反转时，电动机反电动势产生的制动电流通过逆变器开关器件的反接二极管流向直流母线电容器，最初的动能转移到直流母线电容器上，使母线电容充电，直流母线电压增高，实现能量回馈。设有一个滞环比较器检测直流母线电压。当此电压超过它的上限阈值，控制动态制动晶体管V₇开通，电容器经制动电阻放电，直到其电压低于设定的门槛低值。这个过程不断重复，使转子动能完全消耗，而又保证母线电压在安全范围内。

第一个例子属于能耗制动，第二个例子属于再生制动，实现部分能量回馈。