第一篇：他勵直流電機制動過程的MATLAB分析

一、題目

基于MATLAB/SIMULINK的他勵直流電動機的回饋制動仿真

二、摘要

電動機制動運行狀態時電動機的轉矩與轉速方向相反，電動機吸收機械能并轉化為電能。其中自由停車是指斷開電動機的電源，拖動系統自己停車。但生產中常需要加快電動機的停車過程，以提高生產效率。故必須對電動機采取一定的制動措施，而回饋制動是將機械能轉化的電能回饋給電網。為了便于生產應用，本仿真模型研究了電機制動過程中的電樞電流、轉速、轉矩的變化，以及轉矩和轉速之間的關系。

三、內容 ㈠.提出問題：

他勵直流電動機的制動措施主要有三種：

1、能耗制動：將由機械能轉化的電能消耗掉。

2、反接制動：制動時使電機的電樞極性反接。

3、回饋制動：將由機械能轉化的電能回饋給電網。而三種制動中，回饋制動在現代電動汽車上應用的最多，但它制動時的特性卻少有人研究，故本仿真模型只研究電動機回饋制動過程，該過程可細分為兩種類型。

①位能負載拖動電動機

在反向制動狀態時：

當電機在負載拖動下的轉速高于理想空載轉速時：電流Ia由電源的正端流出，即向電機外發電，向電網回饋電能，同時電機轉矩與轉動反向相反，是制動狀態，故稱為回饋制動。②他勵電動機改變電樞電壓

若電動機在帶負載運行過程中，突然降低電樞電壓，由于轉速來不及變化。則電樞電流也會發生改向，也是從電源正端流出，即出現回饋制動。

㈡.系統工作原理說明

運用MATLAB技術，調用電動機、電壓源、示波器、運算放大器、接地系統等模塊，由此構成一個可以觀察轉速、轉矩、電樞電流的直流電動機系統，將初始轉速n0設置為2000r/min，讓系統運行，即可觀察電動機回饋制動全過程中參數的變化。㈢.系統建模過程

假設他勵直流電動機的參數如下：UN=240V，IN=16.2A,PN=3731W,Ra=1.5Ω，nN=1220r/min，電樞電感La=0.012H，勵磁電阻Rf=240Ω,勵磁電感Lf=120H，轉動慣量J=1Kg.m，粘滯摩擦系數Bm=0，空載轉矩T0=0，由于初始轉速高于理想轉速，因此相當于電動機在第二象限下進行回饋制動。2

直流電壓源及直流電動機參數設置如下：

㈣.系統仿真分析

點擊仿真開始按鈕后，仿真結果如下四幅圖所示：

他勵直流電動機的轉速從2000r/min開始進入回饋制動過程，在0-2s過程中，轉速n從2000r/min急劇下降，2s后轉速緩慢下降由100r/min逐漸減至0；轉矩Te和電樞電流Ia的變化規律基本相同，都是由反方向的值不斷減小，在2.5s時，值減小為零后便不再變化，說明最大電流及最大轉矩均出現在轉速最大時。轉速與轉矩之間的關系：當轉速下降到1800r/min時，轉矩的大小達到最大值-3800N，之后轉矩隨著轉速的下降而逐漸減小到零。㈤.結論

根據上面仿真的圖形結果，他勵電動機回饋制動的特點是：電動機的轉速大于理想空載轉速1220r/min時，E?Ua電機處于發電狀態，將系統的動能轉換成電能回饋給電網。

掌握了直流電動機回饋制動的規律以后，我們就可以把制動過程中的電動機暫時用作發電機，將由動能轉換來的電能不是消耗在電阻上，而把它反饋至電網。借助MATLAB軟件對整個過程各控制量與時間的相互關系進行了模擬仿真，為制動的過程設計提供了可靠的依據，對更清楚地了解和設計他勵直流電機制動的特點具有重要意義

作者： 學號： 聯系電話： 專業：

第二篇：他勵直流電動機制動課程設計 0430 崔善澤

課程設計報告

設計題目：

他勵直流電動機制動課程設計

學

校：

華東交通大學理工學院 學 生

姓 名：

崔 善 澤

專

業：

電氣工程及其自動化

班

級：

電牽2班

學

號：

20***0

指 導

教 師：

李 房 云

摘要

本設計先介紹了他勵直流電動機的工作方式，是為后面電動機制動作鋪墊。對于制動，直流電機制動有很多種方式,一般有大致可分為三類，能耗制動，反接制動，回饋制動。他勵直流電機能耗制動在工程上得到了廣泛的使用，因為這種制動方式，簡單可靠，安全經濟。能耗制動原理其實就是將電流方向反向，產生相反的電磁轉矩，從而產生一個與轉速方向相反的力矩，達到減速制動的目的。在這次的設計中，我們著重討論的是他勵直流電機能耗制動。主要討論關于能耗制動一些技術方面問題的分析與設計。以兩種方式講解：圖示法和公式法。在圖示上直觀的解釋了他勵直流電動機的停機過程，講解了在不同的階段，電動機的工作特性曲線的變動，在關鍵點的(電動機的瞬時態)講解。在公式法中，我們將嚴格依據電動的工作特性曲線來討論不同時態的變動，并且最重要的是在公式法中我們討論了Rb的電阻要求并講解了為什么必須要串入電阻Rb。在下放重物的過程中方式同迅速停機一致重點放在反向啟動后，電動機的運行情況。并且運用之前所介紹的基礎知識來解 T，TL，To之間的關系。

關鍵詞

制動

能耗制動

反接制動

回饋制動

迅速停機 放下重物

目錄

前言…………………………………………………………………………… 3 第1章 直流電動機的工作原理………………………………………………4 第2章 他勵直流電動機的電路模型…………………………………………5 第3章 他勵直流電動機的機械特性…………………………………………5 3.1 機械特性表達式……………………………………………………… 5

3.2 固有機械特性………………………………………………………… 6 3.3 人為機械特性………………………………………………………… 7 第4章 他勵直流電動機的制動………………………………………………9 4.1 能耗制動……………………………………………………………… 9 4.2 反接制動……………………………………………………………… 13 4.3 回饋制動……………………………………………………………… 17 第5章 他勵直流電動機制動設計……………………………………………21 第6章 總結……………………………………………………………………22 致謝…………………………………………………………………………… 23

前言

電機與拖動是自動化專業的一門重要專業基礎課。它主要是研究電機與電力拖動的基本原理，以及它與科學實驗、生產實際之間的聯系。通過學習使學生掌握常用交、直流電機、變壓器及控制電機的基本結構和工作原理；掌握電力拖動系統的運行性能、分析計算，電動機選擇及實驗方法等。

電機與拖動課程設計是理論教學之后的一個實踐環節，通過完成一定的工程設計任務，學會運用本課程所學的基本理論解決工程技術問題，為學習后續有關課程打好必要的基礎。電動機所驅動的負載，有時候要求從高轉速迅速降為低轉速，甚至停轉、反轉，就需要對電動機采取措施以保證負載的要求，這種措施稱為電動機的制動。制動的基本原理是使電動機轉子上產生一個反力矩，具體有三種方法，即能耗制動、反接制動、回饋制動。

第1章

1.1直流電動機的工作原理

直流的電動機是將輸入的直流電能轉變為機械能的電氣設備，即有直流電能→機械能。

在直流電動機中，為了產生不變的電磁轉矩，盡量減小氣隙，以達到最強的磁場與最高的效率，就要利用磁場的作用，由通電導體形成繞組，由轉子鐵心和定子磁極形成磁場，通過換向器使轉子的磁極的極性始終保持和定子的極性相反，形成旋轉的力矩，從而外部電路中的直流電流通過換向轉變成電機內部的交 流電流，將電能轉化為機械能。

a）b)圖1-1 直流電動機原理圖

如圖1-1所示電樞繞組通過電刷接到直流電源上，繞組的轉軸與機械負載相連，這時便有電流從電源的正極流出，經電刷A流入電刷繞組，然后經電刷B流回電源的負極。在圖（a）所示位置，在N極下面導線電流是由a到b，根據左手定理可知導線ab受力方向向左，而導線cd受力方向向右。當兩個電磁力對轉軸所形成的電磁轉矩大于阻轉矩時，電動機逆時針旋轉。當線圈轉過180度時，這是電流方向已改變為有d到c和b到a，因此電磁轉矩的方向仍然是逆時針的，這樣使得電機一直旋轉下去。

第2章

2.1 他勵直流電動機的電路模型

他勵電動機的勵磁繞組和電樞繞組分別由兩個電源供電，如圖2-1所示，他勵電動機由于采用單獨的勵磁電源，設備較復雜。但這種電動機調速范圍很寬，多用于主機拖動中。

勵磁電流：If?UfRf

電樞電流：Ua?E?RaIa

Ia?Ua?ET?

CT?Ra電動機的轉速：n?UaRa?T 2CE?CECT?第3章 他勵直流電動機的機械特性

3.1機械特性表達式

在他勵電動機中，Ua、Ra、If保持不變時，電動機的轉速n與電磁轉矩T之間的關系稱為他勵電動機的機械特性。

根據公式

T?CT?Ia

Ea?Ce?n

U?Ea?IaR

可得，他勵電動機的轉速與轉矩之間有如下關系

n?UaRa?T?no??n?no??T 2CE?CECT?其中稱為理想空載轉速

n0?UCe?

β機械特傾性的斜率，大小反映軟特性與硬特性，其值為：

??Radn

?2dTCECT??n是轉速差，其值為：

?n?no?n??T

機械特性的硬度為：

??dT1? dn?斜率?越小，硬度?越大，機械特性越強。

當和保持為額定值，而且電樞電路中無外接電阻時的機械特性稱為固有特性，否則稱為人為特性。

3.2 固有機械特性

由方程式n?UnRa得到他勵電動機的固有特性，如圖3-1所示，?2Ce?nCeCT?n由于電樞電阻Ra很小，所以機械特性的斜率?很小，硬度?很大，固有特性為硬特性。固有特性上的N點對應于電動機的額定狀態。這是電動機的電壓、電流、功率和轉速都等于額定值。額定狀態說明了電動機的長期運行能力。

nnonNNMnM

OTNTMT

圖3-1 他勵電動機的固有特性

固有特性上的M點對應于電動機的臨界狀態。這時的電樞電流Ia等于換向所允許的最大電樞電流Iamax??1.5~2.0?IaN。對應轉矩TM是電動機所允許的最大轉矩。臨界狀態說明了電動機的短時過載能力。

3.3 人為機械特性

1、增加電樞串接電阻的人為機械特性

在他勵直流電動機的電樞電路中串入外接電阻，根據公式

n?R?RfU?aT 2CE?CECT?這時相當于電路電樞電阻Ra增加，理想空載轉速no不變，?增加，機械特性硬度?減小，機械特性如圖3-2所示，串入電阻越大，人為特性斜率?越大，硬度?越小。

圖3-2 增加電樞電路電阻時的人為特性

2、降低電樞電壓時的人為機械特性

Ua

當降低電樞電壓時，降低時，no減小，?不變，?不變，人為特性如圖3-3所示，機械特性平行下移。

圖3-3 降低電樞電壓時的機械特性

3、減弱勵磁電流時的人為機械特性

減小勵磁電流If，則磁通?減小，no增加，?增加，?減小，人為特性如圖3-4所示。

圖3-4 減弱勵磁電流時的機械特性

第4章 他勵直流電動機的制動

他勵直流電動機的制動方法有：能耗制動，反接制動，回饋制動

4.1 能耗制動

直流電動機的制動方式有多種：能耗制動、反接制動和回饋制動。在此我們選擇的研究方向是能耗制動。

直流電動機開始制動后，電動機的轉速從穩態轉速到零或反向一個轉速值（下放重物的情況）的過程稱為制動過程。對于電動機來講，我們有時候希望它能迅速制動，停止下來，如在精密儀器的制動過程中，液晶顯示屏幕的切割等等，但有的時候我們卻希望電機能夠慢慢地停下來，利用慣性來工作。于是，直流電動機能耗制動又分為迅速停機和下放重物兩種方式。

他勵直流電動機能耗制動的特點是：將電樞與電源斷開，串聯一個制動電阻Rb，使電機處于發電狀態，將系統的動能轉換成電能消耗在電樞回路的電阻上。

能耗制動分為兩種，分別用于不同場合。

4.1.1 能耗制動過程——迅速停機

制動前后如圖4-1所示，與電動狀態相比，制動時，系統因慣性繼續旋轉，n方向不變，由于磁場方向不變，故E方向也不變。由于電源被切除，電樞通過制動電阻Rb短接，電動勢將產生與電動狀態時方向相反的電樞電流，Ia反向，10 使得T反向而成為制動轉矩，電動機的旋轉速度下降至零。當n=0時，E=0，Ia=0，制動轉矩T自動消失。

a）電動狀態

IaT +E-M—--Ufnb）制動狀態

圖4-1 能耗制動迅速停機的電路圖

上述制動過程也可以通過機械特性來說明，電動狀態是的機械特性如圖4-2中的特性1，n與T的關系為

n?UnRa?T

2Ce?nCeCT?n能耗制動時，Ua=0，電樞回路中又增加制動電阻Rb，故

n??Ra?RbCeCT?n2T

機械特性如圖4-2中的特性2，它是一條通過原點、位于2、4象限的直線。

圖4-2 能耗制動迅速停機過程

設電動機拖動的是反抗性恒轉矩負載。制動前，系統工作在機械特性1與負載特性3的交點a上。制動瞬間，因機械慣性，轉速來不及變化，工作點由a點平移到能耗制動特性2上的b點。這是T反向，成為制動轉矩，制動過程開始。在T和TL的共同作用下，轉速n迅速下降，工作點沿特性2由b點移至0點。這時，n=0，T也自動變為零，制動過程結束。

能耗制動過程的效果與制動電阻Rb的大小有關。Rb小，則Ia大，T大，制動過程短，停機快。但制動過程中的最大電樞電流，即工作于b點時的電樞電流Iab不得超過Iamax。由圖3-1（b）可知Iab?EbIamaxEb式中，Eb?Ea，是工作于b

Ra?Rb點和a點時的電動勢。由此可得Ra?-Ra

4.1.2 能耗制動運行——下放重物

若電動機拖動位能性恒轉矩負載，如圖4-3所示。制動前，系統工作在機械特性1與負載特性3的交點a上，電動機以一定的速度提升重物。在需要穩定下放重物時，讓電動機處于能耗制動狀態。工作點由機械特性1上的a點平移到特性2上的b點，并迅速移動到0點，這一階段，電動機處于能耗制動過程中。當 12 工作點達到0點時，T=0，但TL＞0，在重物的重力作用下，系統反向啟動，工作點將由0點下移到c點，T=TL，系統重新穩定運行，這時n反向，電動機穩定下放重物。由于下放重物時，電動機是穩定運行在能耗制動狀態。

圖4-3 能耗制動下放重物過程

能耗制動運行與能耗制動過程相比，由于n反向，引起E反向，使得Ia和T也隨之反向，兩者的不同如圖4-4所示，在能耗制動過程中，n＞0，T＜0；然而在能耗制動運行時，n＜0，T＞0。

能耗制動運行的效果與制動電阻Rb的大小有關。Rb小，特性2的斜率小，轉速低，下放重物慢。由圖4-4（b）可知，工作在c點時，只取各量的絕對值，而不考慮正、負，則

Ra?Rb?EcCE?nn

??CECT?2TIacTL?T0CT?下放重物時，T0與TL方向相反，與T方向相同，故T=TL-T0。可見，若要以轉速n下放負載轉矩為TL的重物時，制動電阻應為

Rb?CECT?2n?Ra

TL?TO 13 忽略T0，則

Rb?CECT?2EbIamaxn?Ra TLRb的結果應與式Ra?-Ra校驗是否合適。

a）能耗制動過程

（b）能耗制動運行

圖4-4 能耗制動過程與能耗制動運行得比較

4.2 反接制動

4.2.1 電壓反向反接制動——迅速停機

當電動機在電動運轉狀態下以穩定的轉速n運行時候，如圖4-5所示，為了使工作機構迅速停車，可在維持勵磁電流不變的情況下，突然改變電樞兩端外施電壓的極性，并同時串入電阻，如圖4-6所示。由于電樞反接這樣操作，制動作用會更加強烈，制動更快。電機反接制動時候，電網供給的能量和生產機械的動能都消耗在電阻Ra+Rb上面。

IaTUan+MEUf-(a)電動狀態 圖4-5 制動前的電路圖

RbIaTUaMn+EUf-(b)制動狀態

圖4-6 制動后的電路圖

同時也可以用機械特性來說明制動過程。電動狀態的機械特性如下圖三的特性1，n與T的關系為

E?CE?nT?CT?IaE?Ua?RaIan?U?RaIaURaE?a?a?TCE?CE?CE?CECT?2

電壓反向反接制動時，n與T的關系為

UaRa?Rbn??(?T)2CE?CECT?

其機械特性如圖4-7中的特性2。設電動機拖動反抗性恒轉矩負載，負載特性如圖4-7中的特性3。

2n no 3a1bTLcoTLT

圖4-7 反接制動迅速停機過程

制動前，系統工作在機械特性1與負載特性3的交點a上，制動瞬間，工作點平移到特性2上的b點，T反向，成為制動轉矩，制動過程開始。在T和TL的共同作用下，轉速n迅速下降，工作點沿特性2由b移至c點，這是n?0，應立即斷開電源，使制動過程結束。否則電動機將反向起動，到d點去反向穩定運行。電壓反向反接制動的效果與制動電阻Rb的大小有關，Rb小，制動過程短，停機快，但制動過程中的但制動過程中的最大電樞電流，即工作于b點時的電樞電流Iab不得超過Iamax?(1.5?2.0)IaN。由圖4-7可知，只考慮絕對值時

Iab?Ua?Eb

Ra?Rb式中，Eb=Ea。由此求得電壓反接制動的制動電阻為

Rb?Ua?Eb?Ra Iamax4.2.2 電動勢反向反接制動——下方重物

制動前的電路如圖4-8所示，制動后的電路如圖4-9所示。制動時，電樞電壓不反向，只在電樞電路中串聯一個適當的制動電阻Rb。機械特性方程邊變為

n?UaR?Rb?aT CE?CECT?2 16

IaIUan+MEUf-(c)電動狀態

圖4-8制動前的電路圖

RbIaIUaMn-EUf+(d)制動狀態

圖4-9 制動后的電路圖

若電動機拖動若電動機拖動位能性恒轉矩負載，則如圖4-10所示。制動前，系統工作在固有特性1與負載特性3的交點a上。制動瞬間，工作點由a平移到人為特性上的b點。由于T?TL錯誤！未找到引用源。，n下降，工作點沿特性2由b點向c點移動。當工作點到達c點時，T?Tc錯誤！未找到引用源。，但TL?Tc錯誤！未找到引用源。，在重物的重力作用下，系統反向起動，工作點由c點下移到d點，T?Tc錯誤！未找到引用源。，系統重新穩定運行。這是n反向，電動機處在制動運行狀態穩定下放重物。

在這種情況下制動運行時，由于n反向，E也隨之反向，由圖可以看出，這時E與Ua的作用方向也變為一致，但錯誤！未找到引用源。和T的方向不變，T與n方向相反，成為制動轉矩，與負載轉矩保持平衡，穩定下放重物。所以這種反接制動稱為電動勢反向的反接制動運行。

電動勢反接制動的效果與制動電阻Rb的大小有關。Rb錯誤！未找到引用源。小，特性2的斜率小，轉速低，下放重物滿。由圖五知，在d點運行時，為簡化 分析，只取各量的絕對值，而不考慮其正負，則

Ra?Rb?Ua?EdCT??(Ua?CE?n)IadT可見，若要以轉速n下放負載轉矩為TL的重物，制動電阻應為

Rb?忽略To，則

Rb?CT?(Ua?CE?n)?Ra

TL?ToCT?(Ua?CE?n)?Ra TLn3n0abocTCTLTd圖4-10反接制動下放重物過程

4.3 回饋制動

4.3.1 正向回饋制動——電車下坡

電車在平地行駛或上坡時，負載轉矩TL阻礙電車前往行駛。如圖4-11所示：

圖4-11 回饋制動電車下坡過程

系統工作在機械特性與負載特性2的交點a上。電車下坡時，TL反向變成幫助電車往下行駛，負載特性變為特性3。在T和?TL的共同作用下，n加速，工作點由a點沿特性1向上移動。到達n0時，T?0，但?TL?0，即-TL與n方向相同，在?TL作用下，電機繼續加速，工作點越過n0繼續向上移動。這時T反向，成為阻止電車下坡的制動轉矩。但?TL?T，工作點繼續上移，直至機械特性1與負載特性3的交點b為止，T??TL，電車恒速往下行駛。自從工作點越過n0后，n?n0，使得E?Ua，電動機就進入了回饋制動過程，到達b點后，電機便處于回饋制動運行。由于這種回饋制動，電樞電壓方向沒有改變，故稱正向回饋制動。正向回饋制動與電機狀態相比，雖然n、E、Ua的方向都未改變，但因E?Ua，使得Ia以及T反向，兩者的區別如圖4-12所示：

（a）電動狀態（b）制動狀態

圖4-12 正向回饋制動時的電路圖

正向回饋制動在調速過程中也時常出現，當電動機減速時，若減速后的理想空載轉速低于減速前的轉速，電機便會在調速過程的某一階段處于正向回饋制動過程。如圖4-13所示：

（a）改變電樞電壓調速（b）改變勵磁電流調速

圖4-13 調速是出現的正向回饋制動

在改變電樞電壓調速和改變勵磁電流調速時，工作點都要從a點平移到b點，然后經c點到達d點穩定運行。在bc階段，n?n0，電機處于正向回饋制動過程中。它的存在，有利于縮短bc短的時間，加快調速過程。

4.2.2 反向回饋制動——下放重物

制動時，將電樞電壓反向，并在電樞回路中串聯一個制動電阻Rb。制動前后的電路圖如圖4-14所示：

（a）電動狀態（b）制動狀態

圖4-14 反向回饋制動時的電路圖

這時，電動機拖動的是位能性恒轉矩負載。如圖4-15所示：

圖4-15 回饋制動下放重物過程

制動前，系統運行在機械特性1與負載特性3的交點a上。制動瞬間，工作點平移到人為特性2上的b點，T反向，n迅速下降。當工作點到達c點時，在T和TL的共同作用下，電動機反向起動，工作點沿特性2繼續下移。到達d點時，轉矩等于理想空載轉矩，T?0，但TL?0，在重物的重力作用下，系統繼續反向加速，工作點繼續下移。當工作點到達e點時，T?TL，系統重新穩定運行。這時的電動機在比理想空載轉速高的轉速下穩定下放重物。

在上述制動過程中，bc段電機處于電壓反向反接制動過程，cd段電機處于反向起動過程，de段電機處于回饋制動過程，在e點電機處于回饋制動運行。由于這種回饋制動是在電樞電壓反向后得到的，故稱反向回饋制動。

反向回饋制動運行時，與圖4-4（a）的電動狀態時相比，如圖4-4（b）所示，由于n反向，E反向，且E?Ua，Ia方向不變，T方向不變，但與n方向相反，成為制動轉矩。電機處于發電狀態，將系統的動能轉換成電能送回電源。

回饋制動的效果也與制動電阻Rb的大小有關。Rb小，則特性2的斜率小，轉速低，下放重物慢。

由圖4-14（b）可知，回饋制動運行時，為簡化分析，只取各量的絕對值，而不考慮其正負，則

Ra?Rb?E?UaCE?n?UaCT???（CE?n?Ua）

TIaTCT?可見，若要以轉速n下放負載轉矩TL的重物，制動電阻應為

Ra?CT?（CE?n?Ua）?Ra TL?T0忽略T0，則

Ra?CT?（CE?n?Ua）?Ra TL采用回饋制動下放重物時，轉速很高，超過了理想空載轉矩，要注意轉速不得超過電機允許的最高轉矩（產品目錄或電機手冊中可以查到）。同時還要注意有上式求得的Rb還要滿足Rb?Ua?Eb?Ra的要求。Iamax第5章 他勵直流電動機的制動設計

一臺他勵電動機設PN?22KW,UaN?440V，IaN?65.3?,nN?600r/min，??IaMAX/IaMIN?2，T0忽略不計。拖動TL=0.8TN的反抗性恒轉矩負載，計算電樞電路中應串入的制動電阻值不能小于多少？ 解：由額定數據求得：

UaNRa?P?NIaN22?103440?65.3?1.58??65.3IaNPN22?103E???336.91VIaN65.3CE??CT??E336.91??0.562nN6006060CE???0.562?5.3652?2?3.1460PN6022000TN???N?m?350.32N?m2?nN2?3.14600 迅速停機時：TL?0.8TN?0.8?350.32N?m?280.256N?mIa?TL280.256???52.24?CT?5.365EIamax?Ra?(357.46?1.58)??1.16?2?65.3E?Ua?RaIa?(440?1.58?52.24)V?357.46VRb?即電樞電路中應串入的制動電阻值不能小于1.16?的電阻。

總結

一、能耗制動

制動時在電動機的繞組中串接電阻，電動機相當于發電機，將擁有的的能量轉換成電能消耗在所串聯的電阻上。這種方法在各種電機制動中廣泛應用，變頻控制也用到了。從高速到低速，這是電氣的頻率變化的很快，但電動機的轉子帶著負載有較大的機械慣性，不可能很快的停止，這樣就產生反電動勢電動機處于發電狀態，其產生反向電壓轉矩與原電動狀態轉矩相反，而使電動機具有較強的制動力矩，迫使轉子較快停下來但由于通常變頻器是交→直→交整流電路是不可逆的，因此無法回饋到電網上去，結果造成主電路電容器二端電壓升高，稱崩升電壓，當超過設定上限值電壓時，制動回路導通，這就是制動單元的工作過程，制動電阻流過電源，從而將動能邊熱能消耗電壓隨之下降，待到設定下限時即斷。這種制動方法屬不可控，制動力矩有波動，制動時間是人為設定的。

制動電阻的選取經驗：

<一>電阻值越小，制動力矩越大，流過制動單元的電流越大；

<二>不可以使制動單元的工作電流大于其允許最大電流，否則要損壞器件； <三>制動時間可認為選擇；

<四>小容量變頻器（?7.5Kw）一般是內接制動單元和制動電阻的； <五>當在快速制動出現過電壓時說明電阻值過大來不及放電，應減少電阻值

二、反接制動

直流電動機，將電機的電源正負反接，改變電樞電流的方向，這樣轉矩的方向也改變，使得轉速與轉矩的方向相反交流電機制動采用改變相序的方法產生反向轉矩，原理類似。反接制動力強，制動迅速，控制電路簡單，設備投資少，但制動準確性差，制動過程中沖擊力強烈，易損壞傳動部件。

三、回饋制動

當采用有源逆變技術控制電機時，將制動時再發生 電能逆變為與電網同頻率同相位的交流電回送電網，并將電能消耗在電網上從而實現制動。

致謝

感謝指導老師的指導和解惑，還有同學間的團結協作，密切配合，各抒己見使我的這次課程設計圓滿成功。另外，在設計過程中，也進一步礪練了自己，增強了獨立發現問題、思考并解決問題的能力，相信這些能力對于將來走進就業崗位都會有極大地益處。

通過這次課程設計，使我更進一步了解了直流電動機的工作原理及其起動過程，讓我深刻地了解到前人在科學研究上態度和方法，而且也讓我懂得任何的創新和發現都不是一時一刻可以得到的，必須具有深厚的知識功底，敏銳的洞察力才能告破事情的真相，從根本上理解它，應用它。

參考文獻

[1] 陳勇 羅萍 向敏 電力拖動與控制 北京 人民郵電出版社2011.10 [2] 李嵐 電力拖動與控制 機械工業出版社 2011.1

第三篇：電機與拖動課程設計 他勵直流電動機的回饋制動

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第一章

直流電動機工作原理

圖1-1 直流電動機工作原理示意圖

圖1.1是一臺直流電機的最簡單模型。N和S是一對固定的磁極，可以是電磁鐵，也可以是永久磁鐵。磁極之間有一個可以轉動的鐵質圓柱體，稱為電樞鐵心。鐵心表面固定一個用絕緣導體構成的電樞線圈abcd，線圈的兩端分別接到相互絕緣的兩個半圓形銅片(換向片)上，它們的組合在一起稱為換向器，在每個半圓銅片上又分別放置一個固定不動而與之滑動接觸的電刷A和B，線圈abcd通過換向器和電刷接通外電路。

將外部直流電源加于電刷A(正極)和B(負極)上，則線圈abcd中流過電流，在導體ab中，電流由a指向b，在導體cd中，電流由c指向d。導體ab和cd分別處于N、S極磁場中，受到電磁力的作用。用左手定則可知導體ab和cd均受到電磁力的作用，且形成的轉矩逆時針方向旋轉，如圖1-1(a)所示。當電樞旋轉180°，導體cd轉到N極下，ab轉到S極下，如圖1-1（b)所示，由于電流仍從電刷A流入，使cd中的電流變為由d流向c，而ab中的電流由b流向a，從電刷B流出，用左手定則判別可知，電磁轉矩的方向仍是逆時針方同。

由此可見，加于直流電動機的直流電源，借助于換向器和電刷的作用，使直流電動機電樞線圈中流過的電流，方向是交變的，從而使電樞產生的電磁轉矩的方向恒定不變，確保直流電動機朝確定的方向連續旋轉。這就是直流電動機的基本工作原理。

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第二章

直流電動機的分類

根據勵磁方式的不同，直流電機可以分為他勵、并勵、串勵和復勵四種。

圖2-1 直流電動機按勵磁方式的分類

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第三章

他勵直流電動機的機械特性

在他勵電動機中，Ua,Ra,If保持不變時，電動機的轉速n與電磁轉矩T之間的關系稱為他勵電動機的機械特性。根據公式：

T?CT?Ia

E?CE?n

Ua?E?IaRa

可得，他勵電動機的轉速與轉矩之間有如下關系：

U?IRUIRURaEn??aaa?a?aa?a?T?n0??T

CE?CE?CE?CE?CE?CECT?2當Ua、Ra、?為常數時，n?f?T?為一條向下傾斜的直線，如圖3所示：

圖3-0 他勵直流電動機的固有特性

Ua 稱為理想空載轉速； CE?Ra ?? 稱為機械特性的斜率，大小反映軟特性與硬特性； 2CECT?RaT 稱為負載時的轉速降。

?n??T?CECT?由于電樞電路電阻Ra很小，所以機械特性的斜率很小，硬度很大,固有特性為硬特性。其中： n0? 3

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3.1 固有機械特性

U?UN、???N電樞回路不串電阻時的機械特性。其方程式為：

U?IRUIRURaE n??aaa?a?aa?a?T?n0??T

CE?CE?CE?CE?CE?CECT?2由于Ra較小，特性的斜率?小，所以他勵直流電動機的固有機械特性是一條稍稍向下

傾斜的直線，如3-2所示：

圖3-1 他勵直流電動機的固有特性

固有特性稱為硬特性，其額定轉速變化率為：

?nn0?nNN%?n?100%

N3.2 電樞串接電阻時的人為機械特性

將電樞回路串接電阻，而保持電源電壓和勵磁磁通不變其機械特性如圖3-2所示： 4

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圖3-2 電樞串接電阻時的人為機械特性

與固有機械特性相比，電樞串接電阻時的人為機械特性具有如下一些特點:

1、理想空載轉速與固有特性時相同，且不隨串接電阻Ra的變化而變化；

2、隨著串接電阻的加大，特性的斜率?加大，轉速降落?n加大，特性變軟，穩定性變差；

3、機械特性由與縱坐標軸交于一點?n?n0?但具有不同斜率的射線族所組成；

4、串入的附加電阻越大，電樞電流流過附加電阻所產生的損耗就越大。

3.3 改變電源電壓時的人為機械特性

此時電樞回路附加電阻Rka?0，磁通保持不變。改變電源電壓，一般是由額定電壓向下改變。

由機械特性方程，得出這時的人為機械特性如圖3-3所示。

與固有機械特性相比，當電源電壓降低時，其機械特性的特點為：

1、特性斜率?不變，理想空載轉速n0降低；

2、機械特性曲線平行下移，機械特性由一組平行線所組成；

3、?不變，機械特性的硬度不變。

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圖3-3 改變電源電壓時的人為機械特性

3.4 減小勵磁電流時的人為特性

減小勵磁電流I，則磁通?減小，n0增加，?增加，?減小，人為特性如圖3-4所示：

圖3-4 減小勵磁電流時的人為特性

第四章 他勵直流電機的制動

為了滿足生產和生活的需要，電力拖動系統往往需要使電動機盡快停轉或者由高速運行迅速轉為低速運行，為此需要對電動機進行制動，同時對于位能性負載的工作結構，為

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了獲得穩定的下降速度也需要對電動機進行制動。

制動是電動機一個重要的運行狀態，其運行的特點是電磁轉矩Tm的方向與旋轉方向n相反。

4.1 他勵直流電動機的制動種類

他勵直流電動機的制動方法包括能耗制動、反接制動和回饋制動三種。

4.2 回饋制動

他勵電動機回饋制動的特點是：使電動機的轉速大于理想空載轉速，因而E?Ua，電機處于發電狀態，將系統的動能轉換成電能回饋給電網。

回饋制動又分為以下兩種類型。

4.2.1 正向回饋制動——電車下坡

電車在平地行駛或上坡時，負載轉矩TL阻礙電車前往行駛。如圖4-1所示：

圖4-1 回饋制動電車下坡過程

系統工作在機械特性與負載特性2的交點a上。電車下坡時，TL反向變成幫助電車向下加速行駛，負載特性變為特性3。在T和?TL的共同作用下，n加速，工作點由a點沿特性1向上移動。到達n0時，T?0，但?TL?0，即-TL與n方向相同，在?TL作用下，電機繼續加速，工作點越過n0繼續向上移動。這時T反向，成為阻止電車下坡的制動轉矩。但

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?TL?T，工作點繼續上移，直至機械特性1與負載特性3的交點b為止，T??TL，電車恒速往下行駛。自從工作點越過n0后，n?n0，使得E?Ua，電動機就進入了回饋制動過程，到達b點后，電機便處于回饋制動運行。由于這種回饋制動，電樞電壓方向沒有改變，故稱正向回饋制動。正向回饋制動與電機狀態相比，雖然n、E、Ua的方向都未改變，但因E?Ua，使得Ia以及T反向，兩者的區別如圖4-2所示：

（a）電動狀態（b）制動狀態

圖4-2 正向回饋制動時的電路圖

正向回饋制動在調速過程中也時常出現，當電動機減速時，若減速后的理想空載轉速低于減速前的轉速，電機便會在調速過程的某一階段處于正向回饋制動過程。如圖4-3所示：

（a）改變電樞電壓調速（b）改變勵磁電流調速

圖4-3 調速時出現的正向回饋制動

在改變電樞電壓調速和改變勵磁電流調速時，工作點都要從a點平移到b點，然后經c點到達d點穩定運行。在bc階段，n?n0，電機處于正向回饋制動過程中。它的存在，有利于縮短bc短的時間，加快調速過程。

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4.2.2 反向回饋制動——下放重物

制動時，將電樞電壓反向，并且在電樞回路中串聯一個制動電阻Rb。制動前后的電路圖如圖4-4所示：

（a）電動狀態（b）制動狀態

圖4-4 反向回饋制動時的電路圖

這時，電動機拖動的是位能性恒轉矩負載。如圖4-5所示：

圖4-5 回饋制動下放重物過程

制動前，系統運行在機械特性1與負載特性3的交點a上。制動瞬間，工作點平移到人為特性2上的b點，T反向，n迅速下降。當工作點到達c點時，在T和TL的共同作用下，電動機反向起動，工作點沿特性2繼續下移。到達d點時，轉矩等于理想空載轉矩，T?0，但TL?0，在重物的重力作用下，系統繼續反向加速，工作點繼續下移。當工作點到達e點時，T?TL，系統重新穩定運行。這時的電動機在比理想空載轉速高的轉速下穩定下放重物。

在上述制動過程中，bc段電機處于電壓反向反接制動過程，cd段電機處于反向起動過程，de段電機處于回饋制動過程，在e點電機處于回饋制動運行。由于這種回饋制動是

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在電樞電壓反向后得到的，故稱反向回饋制動。

反向回饋制動運行時，與圖4-4（a）的電動狀態時相比，如圖4-4（b）所示，由于n反向，E反向，且E?Ua，Ia方向不變，T方向不變，但與n方向相反，成為制動轉矩。電機處于發電狀態，將系統的動能轉換成電能送回電源。

回饋制動的效果也與制動電阻Rb的大小有關。Rb小，則特性2的斜率小，轉速低，下放重物慢。

由圖4-4（b）可知，回饋制動運行時，為簡化分析，只取各量的絕對值，而不考慮其正負，則

Ra?Rb?E?UaCE?n?UaCT???（CE?n?Ua）

TIaTCT?可見，若要以轉速n下放負載轉矩TL的重物，制動電阻應為

Ra?CT?（CE?n?Ua）?Ra TL?T0忽略T0，則

Ra?CT?（CE?n?Ua）?Ra TL采用回饋制動下放重物時，轉速很高，超過了理想空載轉矩，要注意轉速不得超過電機允許的最高轉矩（產品目錄或電機手冊中可以查到）。同時還要注意有上式求得的Rb還要滿足Rb?

Ua?Eb?Ra的要求。Iamax

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結論

他勵電動機回饋制動就是使電動機的轉速大于理想空載轉速，因而E?Ua，電機處于發電狀態，將系統的動能轉換成電能回饋給電網。如果直流電源采用電力電子設備,則需要有逆變裝置才能將電能回饋給電網.回饋制動主要分為一下兩種:正向回饋制動—電車下坡.電動機車下坡時，重力加速度將使車速增高，為了安全需要制動限速。當電動機轉速升高而增大的電樞感應電動勢大于電網電壓時，電動機便變為發電機運行，它的電樞電流和電磁轉矩的方向都將倒轉，就限制了轉速進一步增高，起了制動作用。電樞電流方向倒轉，電功率回饋到電網，故稱為回饋制動，回饋的電功率來源于電動機車下坡時所釋放出來的位能。反向回饋制動—下放重物.遼寧工程技術大學電機與拖動課程設計

心得體會

我們通過學習電機與拖動，對他勵直流電動機有了一些初步了解，但那都是一些理論的東西。通過這次他勵直流電動機的課程設計，我們才把學到的知識與實踐相結合。從而對我們學的知識有了更進一步的理解，使我們進一步加深了對所學知識的記憶。

在此次的他勵直流電動機的設計過程中，我更進一步地熟悉了電動機的結構及掌握了各組成部分的工作原理和其具體的使用方法。也鍛煉了自己獨立思考問題的能力和通過查看相關資料來解決問題的習慣。雖然這只是一次簡單的課程設計，但通過這次課程設計我們了解了課程設計的一般步驟，和設計中應注意的問題，同時我們也掌握了做設計的基本流程，為我們以后進行更復雜的設計奠定了堅實的基礎。設計本身并不是有很重要的意義，而是同學們對待問題時的態度和處理事情的能力。至于設計的成績無須看的太過于重要，而是設計的過程，設計的思想中的每一個環節，設計中各個部分的功能是如何實現的。各個部分能夠完成什么樣的功能，使用材料時應該注意那些要點。同一個部分可以用哪些材料實現，各種材料實現同一個功能的區別。另外，我們設計要從市場需求出發，既要有強大的功能，又要在價格方面比同等檔次的便宜。

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參考文獻

【1】.唐介

《電機與拖動》

高等教育出版社 【2】.湯蘊

《電機學》

西安交通大學出版社 【3】.劉啟新

《電機與拖動基礎》

中國電力出版社 【4】.唐介

【5】.李曉竹

高等教育出版社

中國礦業大學出版社 13 《控制微電機》

《電機與拖動》

第四篇：H橋驅動直流電機分析

H橋驅動直流電機分析

1.Ｈ橋ＰＷＭ變換器驅動電機運行過程

如圖1所示，電動機M兩端電壓UAB的極性隨開關器件驅動電壓的變化而變化，這里分析雙極式控制的可逆PWM變換器。四個驅動電壓波形如圖2所示，它們的關系是Ug1?Ug4??Ug2??Ug3.在一個開關周期內，當0?t?ton時，VT1和VT4導通，VT2和VT3UAB關斷，?Us，電樞電流id沿?t?T時，VT1圖1 H橋可逆PWM變換器

回路1流動；當tonVT2和VT3由于VD2和和VT4關斷，VD3的鉗制作用不能馬上導通，id沿回路2流經二極管續流，UAB??Us.當電機需要降速制動時，先改變控制脈沖的占空比，使驅動電壓的平均值Ud減小，但是由于機械慣性，轉速和反電勢還來不及變化，因而造成E圖2 驅動電壓

?Ud，很快使電流反向，在0?t?ton時，反向電流沿回路4向電源充電，?t?T時，VT2和VT3被打開，負向實現再生制動，而VT1和VT4被鉗制不能導通；在ton電流通過VT2和VT3，實現能耗制動。

1/ 4

當電機反向轉動時，各器件的導通情況與上述情形相反。圖3繪出了雙極式控制時電機正轉時的輸出電壓和電流波形。電動機的正反轉則體現在驅動電壓正負脈沖的寬窄上。當正脈沖較寬時，ton?T，2則UAB的平均值為正，電動機正轉，反之則反轉；如果正負脈沖相等，ton?T，平均電壓為零，則電動機2圖3 輸出電壓和電流

停止。但電動機停止時電樞電壓并不等于零，而是正負脈寬相等的交變脈沖電壓，因而電流也是交變的，平均值為零，不產生轉矩，電動機損耗陡然增大，但是此時消除了正反向時的靜摩擦死區，起“動態潤滑”的作用。另外，圖3所示的id2為輕載狀態下的輸出電流變化情況。

2.直流電機啟動和降速過程

電動機在未啟動之前，轉速n?0，反電勢E機加上額定電壓時，啟動電流Ist?0，而電樞電阻Ra很小，所以將電動

?Un/Ra將很大，可能燒壞整流子。所以在電機啟動時都采用限制電流的方法，下面討論常用的電樞回路串接電阻的方法。

圖4 串接電阻啟動

2/ 4

如圖4所示，當在電樞回路串接電阻Rst時，電動機啟動電流將變成Ist?UN

Ra?Rst隨著電動機轉速的提高，反電動勢E增大，再逐步切除外加電阻直到電機達到所要求的轉速。圖4（b）所示為外接1級電阻啟動特性。當外接電阻被切除后，工作點將從曲線1變到曲線2，由于在切除外接電阻瞬間，機械慣性的作用使電動機的轉速不能突變，在此瞬間轉速n維持不變，即工作點從點a切換到點b，此時沖擊電流仍然很大，為了避免這種情況，通常采用多級外接電阻啟動方法（如圖5所示）。

圖5 外接多級電阻啟動

當電動機采用降壓調速減速時，運行原理如圖6所示。假設電動機以UN運行在g點，電壓突然降到U1，此時由于機械慣性作用，電動機轉速n保持不變，故電動機反電勢也保持不變，所以電樞電流將從Ig?UN?EbU?Eb變到I?L，電RaRa圖6 降壓調速 機轉矩也隨之減小，電動機運行于點b，此時電機轉矩小于負載轉矩，電動機將沿著U1曲線減速，直到電機轉矩等于負載轉矩。

3.泵升電壓

圖7所示為橋式可逆直流脈寬調制系統主電路的原理圖，PWM變換器的直流電源通常

3/ 4

由交變電網經過不可控的二極管整流器產生，并采用大電容C濾波，以獲得恒定的電壓。處濾波作用外，電容C還有在電動機制動時吸收系統動能的作用。由于是二極管整流電路供電，所以不能回饋電能，電動機制動時只能對濾波電容充電，這將使電容兩端電壓升高，稱作“泵升電壓”。電力電子器件的耐壓限制著最高泵升電壓，因此電容量不可能很小，在大容量或負載有較大慣量的系統中，不可能只靠電容器來限制泵升電壓，這時采用圖7中的鎮流電阻Rb來消耗部分電能。對于更大容量的系統，為了提高效率，可以再二極管整流器輸出端并接逆變器，把多余的能量逆變后回饋電網，當然這增加了系統的復雜性。

圖7 橋式可逆直流脈寬調制系統主電路原理圖

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第五篇：變頻器制動電阻分析

一例變頻器制動單元電路及圖解

一、《CDBR-4030C制動單元》主電路圖

《CDBR-4030C制動單元》主電路圖說

因慣性或某種原因，導致負載電機的轉速大于變頻器的輸出轉速時，此時電機由“電動”狀態進入“動電”狀態，使電動機暫時變成了發電機。負載電機的反發電能量，又稱為再生能量。

一些特殊機械，如礦用提升機、卷揚機、高速電梯等，當電動機減速、制動或者下放負載重物時（普通大慣性負荷，減速停車過程），因機械系統的位能和勢能作用，會使變頻器的實際轉速有可能超過變頻器的給定轉速，電機繞組中的感生電流的相位超前于感生電壓，出現了容性電流，而變頻器逆變回路IGBT兩端并聯的二極管和直流回路的儲能電容器，恰恰提供了這一容性電流的通路。電動機因有了容性勵磁電流，進而產生勵磁磁動勢，電動機自勵發電，向供電電源回饋能量。這是一個電動機將機械勢能轉變為電能回饋回電網的過程。

此再生能量由變頻器的逆變電路所并聯的二極管整流，饋入變頻器的直流回路，使直流回路的電壓由530V左右上升到六、七百伏，甚至更高。尤其在大慣性負載需減速停車的過程中，更是頻繁發生。這種急劇上升的電壓，有可能對變頻器主電路的儲能電容和逆變模塊，造成較大的電壓和電流沖擊甚至損壞。因而制動單元與制動電阻（又稱剎車單元和剎車電阻）常成為變頻器的必備件或首選輔助件。在小功率變頻器中，制動單元往往集成于功率模塊內，制動電阻也安裝于機體內。但較大功率的變頻器，則根據負載運行情況選配制動單元和制動電阻，CDBR-4030C制動單元，即是變頻器的輔助配置之一。

先不管具體電路，我們可先從控制原理設想一下。所謂制動單元，就是一個電子開關（IGBT模塊），接通時將制動電阻（RB）接入變頻器的直流回路，對電機的反發電能量進行快速消耗（轉化為熱量耗散于環境空氣中），以維持直流回路的電壓在容許值以內。有一個直流電壓檢測電路，輸出一個制動動作信號，來控制電子開關的通和斷。從性能上講，變頻器直流回路電壓上升到某值（如660V或680V）后，開關接通將制動電阻RB接入電路，一直至電壓降至620V（或620V）以下，開關再斷開，也是可行的。反正制動單元有RB的限流作用，并無燒毀的危險。若將其性能再優化一點的話，則由電壓檢測電路控制一個壓/頻（或電壓/脈沖寬度）轉換電路，進而控制制動單元中IGBT模塊的通斷。直流回路的電壓較高時，制動單元工作頻率高或導通周期長，電壓低時，則相反。此種脈沖式制動比起直接通斷式制動，性能上要優良多了。再加上對IGBT模塊的過流保護和散熱處理，那么這應是一款性能較為優良的制動單元電路了。

CDBR-4030C制動單元，從結構和性能上不是很優化，但實際應用的效果也還可以。內部電子開關是一只雙管IGBT模塊，上管的柵、射極短接未用，只用了下管，當然有些浪費，用單管的IGBT模塊就可以的呀。保護電路是電子電路和機械脫扣電路的復合，廠家將空氣斷路器QF0內部結構進行了改造，由漏電動作脫扣改為了模塊過熱時的動作脫扣。溫度檢測和動作控制由溫度繼電器、Q4和KA1構成，在模塊溫升達75oC時，KA1動作引發脫扣跳閘，QF1跳脫，將制動單元的電源關斷，從而在一定程度上保護了IGBT模塊不因過流或過熱燒毀。檢測電路（見下圖）的供電，是由功率電阻降壓、穩壓管穩壓和電容濾波來取得的，為15V直流供電。

該制動單元的故障主要多發于控制供電電路，表現為降壓電阻開路，穩壓管擊穿等；另外，因引入了變頻器直流回路的530V直流高壓，線路板因受潮造成絕緣下降而導致的高壓放電，使大片線路的銅箔條燒毀，控制電路的集成塊短路等。又因線路板全部涂覆有黑色防護漆，看不清銅箔條的連接和走向，也為檢修帶來了一定的不便。

電路由LM393集成運算放大器、CD4081BE四2輸入與門電路和7555（NE555）時基電路等構成。控制原理簡述如下：

由P、N端子引入的變頻器直流回路電壓，經R1至R7電阻網絡的分壓處理，輸入到LM339的2腳，LM339的3腳接入了經由15V控制供電進一步穩壓、RP1調整后的整定電壓，此電壓值為制動動作點整定電壓。LED1兼作電源指示燈。因LM393為開路集電極輸出式運放電路，故兩路放大器的輸出端接有R13、R14的上拉電阻，以提供制動動作時的高電平輸出。第一級放大電路為一個遲滯電壓比較器（有時又稱滯回比較器），D1、R10接成正反饋電路，提供一定的回差電壓，以使整定點電壓隨輸出而浮動，避免了在一個點上比較而使輸出頻繁波動。第二級放大器為典型的電壓比較器的接法。實質上，運算放大器在這里是作為開關電路來使用的，中間不存在線性放大環節，而為開關量輸出。兩級放大電路對信號形成了倒相之倒相處理，使輸出電壓在高于整定電壓時，電路有高電平輸出。

LM393靜態時為高電平輸出，此高電平經D1和R10疊加到LM393的3腳上，“墊高”了制動動作整定點電壓值。當2腳輸入電壓（如P、N間直流回路電壓為660V）高于3腳電壓時，1腳由高電平變為低電平；經第二級倒相處理，輸出一個高電平信號給CD4081BE的1腳。同時，由于LM393的1腳變為低電平，3腳也由“墊高”了的電壓值跌落為整定值。如此一來，當制動單元動作，將制動電阻接入了P、N間，從而使P、N電壓由660V開始回落，一直回落到2腳電壓（P、N間電壓為580V）低于3腳整定電壓值，電路翻轉，制動信號停止輸出，避免了在660V電壓時，電路頻繁動作導致的不穩定輸出。

時基電路7555接成一個典型的多諧振蕩器，輸出一個固定占空比的脈沖頻率電壓。在LM393電壓采樣電路輸出制動動作信號——CD4081BE的1腳為高電平時，時基電路7555輸出矩形脈沖電壓的高電平成分與LM393的高電平信號相與，使CD4081BE的3腳產生一個正電壓的脈沖輸出。此脈沖再經主/從轉換開關、第二級與門開關電路相與處理后，由Q1、Q2互補式電壓跟隨器做功率放大后，驅動電子開關IGBT模塊。

當主/從控制開關撥到上端時，本機器作為主機，實施制動動作，并將制動命令經端子OUT+、OUT-傳送給其它從機；當主/從控制開關撥至下端時，本機器即做為從機，從端子IN+、IN-接受主機來的制動信號，經光電耦合器U5將信號輸入CD4081BE的6腳，據主機來的信號進行制動動作。

我在圖紙上標為“此電路意欲何為”的這部分電路，讓我們從電路本身出發，來揣摩一下設計者的本意，如我分析的不對，希望讀者朋友能為之指正。正常狀態下，當實施制動動作時，可以看出，U2輸出的制動信號為矩形脈沖序列信號（此信號加到U4的1腳），與PB端子經降壓電阻加到U4的2腳的信號恰為互為倒相的矩形脈沖序列信號，在任一時刻，U4的1、2腳總有一腳為高電平，對或非門的“有高出低特性”來說，U4的3腳總是輸出低電平，Q3處于截止狀態，電路實施正常的制動動作；假定輸出模塊一直在接通中或已經擊穿，則經PB端子到U4的2腳的信號為直流低電平，與1腳的脈沖信號相或非，使有了“兩低出高”的輸出。經U8驅動Q3，將U2的3腳的輸出信號短接到地，進而使U2的8腳也為低電平，直到將U4的1、2腳徹底鎖定為地（低）電平，則Q3持續進入飽合導通狀態，將U2輸出的制動信號徹底封鎖。須斷電才能解除這種封鎖。但這種保護性封鎖，對模塊本身瞬態過流狀態或Q1、Q2驅動電路本身的故障，似乎是無能為力和鞭長莫及的。