H-мост
Моторный драйвер H-моста
Библиотека
Драйверы
Simscape / Электрический / Semiconductors & Converters / Конвертеры
Описание
H-мостовой-брус представляет моторный драйвер H-моста. Блок имеет следующие две опции Simulation mode:
PWM— Вывод H-мостовой-бруса является управляемым напряжением, которое зависит от входного сигнала в порте PWM. Если входной сигнал имеет значение, больше, чем значение параметров Enable threshold voltage, H-мостовой-брус вывел, включен и имеет значение, равное значению параметра Output voltage amplitude. Если это имеет значение меньше, чем значение параметров Enable threshold voltage, блок поддерживает схему загрузки с помощью одной из следующих трех опций Freewheeling mode:Via one semiconductor switch and one freewheeling diodeVia two freewheeling diodesVia two semiconductor switches and one freewheeling diode
Первые и третьи опции иногда упоминаются как синхронная операция.
Сигнал в порте REV определяет полярность вывода. Если значение сигнала в порте REV является меньше, чем значение параметра Reverse threshold voltage, вывод имеет положительную полярность; в противном случае это имеет отрицательную полярность.
Averaged— Этот режим имеет две опции Load current characteristics:SmoothedUnsmoothed or discontinuous
Опция
Smoothedпринимает, что ток практически непрерывен должный загрузить индуктивность. В этом случае H-мостовой-брус вывод:где:
VO является значением параметра Output voltage amplitude.
VPWM является значением напряжения в порте PWM.
APWM является значением параметра PWM signal amplitude.
IOUT является значением текущего вывода.
RON является параметром Bridge on resistance.
Ток будет сглажен, если частота PWM будет достаточно большой. Синхронная операция, где свободный ход через плечо мостовой схемы назад к предоставлению также, помогает сглаживать ток. Для случаев, где ток не сглажен, или возможно прерывист (то есть, он идет, чтобы обнулить между циклами PWM), используйте опцию
Unsmoothed or discontinuous. Для этой опции необходимо также обеспечить значения для Total load series resistance, Total load series inductance и PWM frequency. Во время симуляции блок использует эти значения, чтобы вычислить более точное значение для выходного напряжения H-моста, которое достигает того же среднего тока, как присутствовал бы при симуляции в режиме PWM.
Установите параметр Simulation mode на Averaged, чтобы ускорить симуляции при управлении H-мостовой-брусом с блоком Controlled PWM Voltage. Необходимо также установить параметр Simulation mode блока Controlled PWM Voltage к режиму Averaged. Это применяет среднее значение потребованного напряжения PWM к двигателю. Точность результатов симуляции режима Averaged полагается на валидность вашего предположения о текущей загрузке. Если вы указываете, что током является Unsmoothed or discontinuous, то точность также зависит от значений, вы предусматриваете нагрузочное сопротивление и индуктивность, являющуюся представительным. Этот режим также делает некоторые предположения упрощения о базовых уравнениях для случая, когда текущий прерывисто. Для типичного двигателя и параметров моста, точность должна быть в нескольких процентах. Чтобы проверить точность режима Averaged, запустите симуляцию с помощью режима PWM и сравните результаты с полученными из использования режима Averaged.
Режим Braking вызывается, когда напряжение, представленное в порте BRK, больше, чем Braking threshold voltage. Независимо от того, моделируется ли в режиме PWM или Averaged, когда в тормозящем режиме H-мост серийной комбинацией двух сопротивлений R1 и R2 где:
R1 является сопротивлением одного плеча мостовой схемы, то есть, половина значения параметра Total bridge on resistance.
R2 является сопротивлением одного плеча мостовой схемы параллельно с диодным сопротивлением, то есть, R1 · Rd / (R1 + Rd), где Rd является диодным сопротивлением.
Тепловой порт
Блок имеет дополнительный тепловой порт, скрытый по умолчанию. Чтобы представить тепловой порт, щелкните правой кнопкой по блоку по своей модели, и затем из контекстного меню выбирают Simscape> Block choices> Show thermal port. Это действие отображает тепловой порт H на значке блока и добавляет параметры Thermal Port и Temperature Dependence. Эти параметры описаны далее на этой странице с описанием.
Когда тепловой порт видим:
Тепло, выработанное мостом на сопротивлении и вольными диодами, добавляется к тепловому порту. Тепловой порт имеет связанное количество тепла и начальную температуру, которую можно установить от параметров Thermal Port.
Мост на сопротивлении и вольное диодное сопротивление становятся функциями температуры. Можно задать значения для этих сопротивлений и второй температуры измерения от параметров Temperature Dependence. Сопротивление принято, чтобы отличаться линейно между двумя температурами измерения. Экстраполяция используется для температур за пределами этой области значений, за исключением при симуляции в усредненном режиме с прерывистой загрузкой текущих характеристик.
Предположения и ограничения
Если вы линеаризуете свою модель, устанавливаете параметр Simulation mode на
Averagedи гарантируете, что задали рабочую точку правильно. Можно только линеаризовать H-мостовой-брус для входных параметров, которые больше, чем нуль и меньше, чем PWM сигнализируют об амплитуде.Никакое прямое напряжение не моделируется для вольных диодов. Они аппроксимированы как идеальные сопротивления, когда прямосмещенный с сопротивлением, равным значению параметров сопротивления Freewheeling diode on.
В режиме
Averaged, и с выборомUnsmoothed or discontinuousдля Load current characteristics, необходимо обеспечить представительные значения для индуктивности загрузки и сопротивления. При управлении двигателем постоянного тока затем сопротивление является сопротивлением арматуры, и индуктивность является суммой индуктивности арматуры плюс серийный индуктор сглаживания (если есть). Для Универсального двигателя полное сопротивление является суммой арматуры и обмоток возбуждения, и общая индуктивность является суммой арматуры и полевой индуктивности плюс любая серийная индуктивность сглаживания. Для Двигателя Шунта MathWorks рекомендует, чтобы вы чертили эквивалентную схему Thévenin, чтобы определить соответствующие значения.
Порты
- +ref
Положительное электрическое выходное напряжение.
- -ref
Отрицательное электрическое выходное напряжение.
- PWM
Длительность импульса модулируемый сигнал. Напряжение задано относительно порта REF.
- REF
Плавание нулевой ссылки вольта.
- REV
Напряжение, которое управляет, когда инвертировать полярность H-мостовой-бруса вывод. Напряжение задано относительно порта REF.
- BRK
Напряжение, которое управляет, когда сорвать H-мостовой-брус вывод. Напряжение задано относительно порта REF.
- H
Тепловой порт. Для получения дополнительной информации смотрите Тепловой Порт.
Параметры
Симуляция Mode & Load Assumptions
- Simulation mode
Выберите одну из следующих опций для типа выходного напряжения:
PWM— Выходное напряжение является длительностью импульса модулируемый сигнал. Это - опция по умолчанию.Averaged— Выходное напряжение является константой, значение которой равно среднему значению сигнала PWM.
- Freewheeling mode
Выберите одну из следующих опций для типа схемы рассеяния H-моста:
Via one semiconductor switch and one freewheeling diode— В этом режиме блок управляет загрузкой путем поддержания одного плеча мостовой схемы высокой стороны постоянно на и использования сигнала PWM модулировать соответствующее плечо мостовой схемы низкой стороны. Это означает, что блок использует только один из вольных диодов в завершении схемы рассеяния, когда мост выключает. Эта опция является значением по умолчанию.Via two freewheeling diodes— В этом режиме все плечи мостовой схемы выключены во время моста, несостояния. Это означает, что блок рассеивает загрузку, текущую через источник питания двумя вольными диодами.Via two semiconductor switches and one freewheeling diode— В этом режиме блок управляет загрузкой путем поддержания одного плеча мостовой схемы высокой стороны постоянно на и использования сигнала PWM переключиться между включением соответствующего плеча мостовой схемы низкой стороны и противоположным плечом мостовой схемы высокой стороны. Это означает, что блок использует вольный диод параллельно с плечом мостовой схемы, плюс другое серийное плечо мостовой схемы, чтобы завершить схему рассеяния, когда мост выключает.
Этот параметр только видим, когда вы выбираете
PWMдля параметра Simulation mode, или когда вы выбираетеAveragedдля параметра Simulation mode иUnsmoothed or discontinuousдля параметра Load current characteristics.- Load current characteristics
Выберите одну из следующих опций для типа текущей загрузки:
Smoothed— Принимает, что ток практически непрерывен должный загрузить индуктивность. Эта опция является значением по умолчанию.Unsmoothed or discontinuous— Используйте эту опцию для случаев, где ток не сглажен, или возможно прерывист (то есть, это идет, чтобы обнулить между циклами PWM). Для этой опции необходимо также обеспечить значения для Total load series resistance, Total load series inductance и параметров PWM frequency. Во время симуляции блок использует эти значения, чтобы вычислить более точное значение для выходного напряжения H-моста, которое достигает того же среднего тока, как присутствовал бы при симуляции в режиме PWM.
Этот параметр только видим, когда вы выбираете
Averagedдля параметра Simulation mode.- Load total series resistance
Серийное сопротивление полной нагрузки замечено H-мостом. Значение по умолчанию является Омом
10.Этот параметр только видим, когда вы выбираете
Averagedдля параметра Simulation mode иUnsmoothed or discontinuousдля параметра Load current characteristics.- Load total series inductance
Серийная индуктивность полной нагрузки замечена H-мостом. А также моторная индуктивность, необходимо включать любую серийную индуктивность, добавленную внешний к двигателю, чтобы сглаживать текущий. Значением по умолчанию является
1e-5H.Этот параметр только видим, когда вы выбираете
Averagedдля параметра Simulation mode иUnsmoothed or discontinuousдля параметра Load current characteristics.- PWM frequency
Частота PWM, на которой управляется H-мост. Для непротиворечивости это должно быть тем же значением как частота PWM, заданная блоком Controlled PWM Voltage, управляющим H-мостовой-брусом. Значением по умолчанию является
10kHz.Этот параметр только видим, когда вы выбираете
Averagedдля параметра Simulation mode иUnsmoothed or discontinuousдля параметра Load current characteristics.
Введите пороги
- Enable threshold voltage
Порог, выше которого напряжение в порте PWM должно повыситься, чтобы включить H-мостовой-брусу вывод. Этот параметр используется только, когда Simulation mode, параметр Simulation Mode & Load Assumptions, установлен в
PWM. Значением по умолчанию является2.5V.- PWM signal amplitude
Амплитуда сигнала во входе PWM. H-мостовой-брус использует этот параметр только, когда параметр Simulation mode на вкладке Simulation Mode & Load Assumptions устанавливается на
Averaged. Значением по умолчанию является5V.- Reverse threshold voltage
Когда напряжение в порте REV больше, чем этот порог, выходная полярность становится отрицательной. Значением по умолчанию является
2.5V.- Braking threshold voltage
Когда напряжение в порте BRK больше, чем этот порог, H-мостовой-брус, выходные терминалы закорачиваются через следующую серию устройств:
Одно плечо мостовой схемы
Одно плечо мостовой схемы параллельно с проводящим вольным диодом
Значением по умолчанию является
2.5V.
Соедините параметры
- Output voltage amplitude
Амплитуда напряжения через выходные порты H-мостовой-бруса, когда вывод включен. Значением по умолчанию является
12V.- Total bridge on resistance
Общее эффективное сопротивление двух полупроводниковых переключателей, которые соединяют загрузку в две направляющие степени, когда напряжение в порте PWM больше, чем значение параметра Enable threshold voltage на вкладке Input Thresholds. Значение по умолчанию является Омом
0.1.- Freewheeling diode on resistance
Полное сопротивление в вольных диодах, которые рассеивают ток, который течет через двигатель, когда напряжение в порте PWM является меньше, чем значение параметра Enable threshold voltage на вкладке Input Thresholds. Значение по умолчанию является Омом
0.05.- Measurement temperature
Температура, для который, для которого заданы значения сопротивления на вкладке Bridge Parameters. Этот параметр появляется только для блоков с представленным тепловым портом. Для получения дополнительной информации смотрите Тепловой Порт. Значением по умолчанию является
298.15K.
Температурная зависимость
Эта вкладка появляется только для блоков с представленным тепловым портом. Для получения дополнительной информации смотрите Тепловой Порт.
- Total bridge on resistance at second measurement temperature
Общее эффективное сопротивление двух полупроводниковых переключателей, которые соединяют загрузку в две направляющие степени (как описано в определении параметра Total bridge on resistance), заключенный в кавычки в Second measurement temperature. Значение по умолчанию является Омом
0.1.- Freewheeling diode on resistance at second measurement temperature
Полное сопротивление в вольных диодах, которые рассеивают ток, который течет через двигатель (как описано в определении параметра Total bridge on resistance), заключенный в кавычки в Second measurement temperature. Значение по умолчанию является Омом
0.05.- Second measurement temperature
Температура, для который, для которого заданы значения сопротивления на вкладке Temperature Dependence. Значением по умолчанию является
398.15K.
Тепловой порт
Эта вкладка появляется только для блоков с представленным тепловым портом. Для получения дополнительной информации смотрите Тепловой Порт.
- Thermal mass
Количество тепла сопоставлено с тепловым портом H. Это представляет энергию, требуемую повысить температуру теплового порта одной степенью. Значением по умолчанию является
100J/K.- Initial temperature
Температура теплового порта в начале симуляции. Значением по умолчанию является
298.15K.