当前位置:首页 > 电源 > 电源电路
[导读]那么,哪种 PWM 技术最适合您的电机控制应用?到目前为止,我们已经研究了两种电机驱动拓扑结构,它们会在电机上产生单极 PWM 电压波形,

那么,哪种 PWM 技术最适合您的电机控制应用?到目前为止,我们已经研究了两种电机驱动拓扑结构,它们会在电机上产生单极 PWM 电压波形,但如果您想快速减速,则无法为电机提供任何制动。在这篇博文中,让我们看看第三种单极 PWM 技术,它通过允许能量再生返回到您的电源来提供电机制动。我们称之为“单极 4 象限 PWM”(表 1)。我们要分析的H-Bridge电路如下图所示:使用单极 4 象限 PWM来驱动我们电机系统介绍

 

与之前的单极拓扑相比,最显着的变化是我们现在以互补模式驱动顶部和底部晶体管。换句话说,每当底部晶体管关闭时,同一支路中的顶部晶体管就会打开,反之亦然。图中未显示从一个晶体管关断到其互补晶体管导通的隐含死区时间。对于大多数功率 FET,死区时间可能在大约 100 纳秒到几乎 1 uS 之间。我见过的最快死区时间是在我们的 DRV-8312 器件上,为 5 nS!由于死区时间会导致与电流过零相关的失真,因此 5 nS 的小死区时间几乎不会导致任何失真。

回到我们上面的电路示例,让我们分析 Fwd/Rev 设置为 1(向前运动)的情况。这意味着 Q1 将持续导通,而 Q3 和 Q4 以互补方式进行 PWM。我们还假设 PWM 占空比高且电机负载轻,这意味着电机速度也将很高并且反电动势极性在电机符号左侧为正。

现在让我们突然降低 PWM 占空比以使电机减速。对于 2 象限 PWM,只要 Q4 关闭,感应反激电流就会在 H 桥的上半部分被捕获,直到它消失。一旦反激电流消失,反电动势信号就会出现在电机端子上。在这种状态下,H-Bridge 对电机来说就像一个高阻抗,没有电流流过。但是对于这种 4 象限拓扑,当 Q4 关闭时,Q3 开启,我们有效地将电机端子短接在一起。由于电机正向旋转(电机左侧的反电动势极性为正),这最终导致电流在 H 桥的上半部分沿顺时针方向流动。

现在,下一点很重要。当 Q3 现在关断且 Q4 导通时,电感器现在寻找备用路径以保持其电流沿相同方向流动。那条路是什么?事实证明,阻力最小的新路径是通过 Q1 反向流动,作为负电流通过直流电源返回,然后通过 Q4 反向返回。如果您的直流母线具有正电压和负电流,则意味着在该情况下它具有负功率。这个负母线电流会将母线电容器充电到更高的电压,直到感应反激被抑制,或者应用下一个开关状态。

您应该知道,负母线电流的存在本身并不意味着我们正在再生。负母线电流的瞬时值很常见,因为能量会在每个 PWM 周期内在电机电感器和母线电容器之间来回晃动。要确定是否正在发生再生,我们必须查看母线电流的平均值。如果平均值为负,则说明我们有一个长期的能量从负载转移回您的直流电源。如果跟随能量,动能(1/2 质量 x 速度2)将转换为磁能(1/2 L i 2 ),并最终以 1/2 C v 2的形式存储在总线电容器中。

话是好的;图片很棒,但有时,您只需要亲眼看到它就可以了解发生了什么。最好的方法是在实验室工作台上,卷起衬衫袖子,拿起示波器探头,尽情享受吧!然而,理解这个概念的下一个最佳方法是观看模拟。为此,我创建了一个 VisSim 仿真,显示两个具有相同负载的相同电机,提供相同的 PWM 值。但是,一个电机由单极 2 象限 PWM 驱动,另一个由单极 4 象限 PWM 驱动。您可以在此处访问模拟。如果您的计算机上尚未安装 VisSim,也没有问题。您可以在此处从 Visual Solutions 的网站下载 60 天试用版,或在此处下载文件查看器程序。使用试用版,您可以访问所有功能,如果愿意,您甚至可以更改仿真拓扑以测试其他想法。使用查看器,您可以调整我提供调整的所有内容,但您不能更改模拟本身的结构,也不能保存任何更改。

所以继续吧,打开模拟,玩得开心!将 PWM 占空比调整为较大的值,让电机加速。然后迅速将占空比降低至零。电机 1(使用 2 象限 PWM)将缓慢滑行。但是电机 2(使用我们刚刚介绍的 4 象限 PWM)会快速减速。这是因为电机 2 正在发生再生,如其 H 桥上的红色再生灯所示。模拟的屏幕截图如下所示。使用单极 4 象限 PWM来驱动我们电机系统介绍

 

现在试试这个:在 PWM 仍设置为正值的情况下,将负载转矩更改为负值。几乎立即,电机 2 开始再生,如其功率级上的红灯所示。但是,电机 1 无法再生,您可以看到电机加速失控,因为没有制动。最后,当电机反电动势达到电源电压时,您会看到电机 1 的再生灯也亮起。这是因为电机 1 的反电动势电压超过电源电压,导致负电流流入母线。

回到上图,只要电流在分流电阻器中流动,我们就可以看到电机电流。然而,我们目前讨论的所有 PWM 技术都存在停电期,此时电机电流在 H 桥内循环且不流经分流电阻器。此外,当脉冲宽度非常窄时,采样窗口关闭,从而无法获取电流样本。这将我们限制在每个 PWM 周期只能进行一次电流采样,同时也限制了 PWM 占空比。然而,在我们的下一篇博客中,我们将探索双极 PWM 技术,它允许我们以两倍的速度对电流进行采样在大多数情况下,PWM 频率,并且每个 PWM 周期始终至少有一个窗口,该窗口足够宽以获取当前样本,而不管 PWM 占空比值如何。

声明:该篇文章为本站原创,未经授权不予转载,侵权必究。
换一批
延伸阅读

电机控制器是电机系统的核心部件,主要用于控制电机的运行。它通过接收来自操作人员的指令和传感器的信号,对电机的启动、停止、速度和方向进行控制,从而实现各种机械运动和自动化控制。随着技术的不断发展和进步,电机控制器的作用越来...

关键字: 电机控制器 电机系统 传感器

在现代工业和科技领域,电机是不可或缺的重要设备。励磁电流作为电机运行的关键参数之一,对电机的性能和效率具有重要影响。本文将对励磁电流的原理进行详细介绍,并探讨其分类方式。

关键字: 励磁电流 电机系统

新一代变频技术助力空调"高效、静音与小型化" 北京2022年8月10日 /美通社/ -- 8月9日,中国轻工业联合会五届二次、中华全国手工业合作总社八届...

关键字: 变频电机 空调 电机系统 压缩机

四缸2.0T真的配的上这台奔驰S320L吗? 豪华品牌之间的竞争更像是一场追逐赛,十年前各家还会以大小、豪华论成败,而如今都开始仰仗科技武功以市场论英雄。 作为豪华品牌中的旗舰产

关键字: 奔驰 电机系统

在 11 月 16 日至 25 日举办的广州车展上,广汽新能源汽车发布的新款车型“Aion S”新能源汽车采用了日本电产(Nidec)的牵引电机系统“E-Axle”。 牵引电机

关键字: 广汽 新能源汽车 电机系统

电机控制器通讯方式:电机控制器具备高速CAN网络通讯功能;能根据整车CAN协议内容正确的进行CAN报文发送、接收及解析,有效的实现单品及整车功能策略,控制电机系统安全可靠运行,确保车辆安全行驶。

关键字: 汽车控制 电机系统

(文章来源:工控网) 随着能源成本的持续上涨,业内开始采用微处理器调速驱动器替代效率低下的固定速率电机和驱动器,这种新型电机控制技术与传统驱动器相比,能够使能耗平均降低30%以上。虽然调

关键字: 工业控制 直流电机 电机系统 微处理器

随着伺服电机技术的飞速发展,数控机床、工业机器人、自动化生产设备开始广泛使用伺服电机作为运动控制的关键零部件,自然而然对伺服电机的性能要求也越来越高,尤其是其动

关键字: 测试 电机系统 解决方案 驱动开发

【导读】工业和信息化部于2012年2月27日发布了《工业节能“十二五”规划》(以下简称《规划》),明确提出到2015年,规模以上工业增加值能耗比2010年下降21%左右的战略目标。 摘要: 工业和信息化部于201...

关键字: 电机 电机系统 三相异步电动机 BSP

【导读】目前,全国减速机标准化委员会讨论通过了全国减标委十二五工作规划,明确十二五规划纲要:切实贯彻执行国民经济十二五发展规划纲要和我国装备制造业发展振兴目标 摘要: 目前,全国减速机标准化委员会讨

关键字: 电机 BSP 减速机 电机系统
关闭