Привод двигателя Н-моста
Simscape/Электрические/Полупроводники и преобразователи/Преобразователи
Блок H-Bridge представляет привод двигателя H-bridge. Блок имеет следующие две опции режима моделирования:
PWM - Выходной сигнал блока H-Bridge представляет собой управляемое напряжение, зависящее от входного сигнала на порту ШИМ. Если входной сигнал имеет значение, большее, чем значение параметра Разрешить пороговое напряжение, выходной сигнал блока H-Bridge включен и имеет значение, равное значению параметра амплитуды выходного напряжения. Если его значение меньше значения параметра Включить пороговое напряжение, блок поддерживает цепь нагрузки, используя одну из следующих трех опций режима свободного хода:
Via one semiconductor switch and one freewheeling diode
Via two freewheeling diodes
Via two semiconductor switches and one freewheeling diode
Первый и третий варианты иногда называют синхронной работой.
Сигнал в порту REV определяет полярность выходного сигнала. Если значение сигнала в порту REV меньше значения параметра обратного порогового напряжения, то выходной сигнал имеет положительную полярность; в противном случае он имеет отрицательную полярность.
Averaged - Этот режим имеет две опции нагрузочных токовых характеристик:
Smoothed
Unsmoothed or discontinuous
Smoothed вариант предполагает, что ток является практически непрерывным из-за индуктивности нагрузки. В этом случае выход блока H-Bridge:
IOUTRON
где:
VO - значение параметра амплитуды выходного напряжения.
VPWM - это значение напряжения на порту PWM.
APWM - значение параметра амплитуды сигнала ШИМ.
IOUT - значение выходного тока.
RON является параметром Bridge on resistance.
Ток будет плавным, если частота ШИМ достаточно велика. Синхронная работа, при которой свободное движение осуществляется через рычаг моста обратно к источнику питания, также помогает сглаживать ток. Для случаев, когда ток не является плавным или, возможно, прерывистым (то есть он переходит в ноль между циклами ШИМ), используйте Unsmoothed or discontinuous вариант. Для этой опции необходимо также указать значения для сопротивления серии суммарной нагрузки, индуктивности серии суммарной нагрузки и частоты ШИМ. Во время моделирования блок использует эти значения для вычисления более точного значения выходного напряжения H-моста, которое достигает того же среднего тока, который присутствовал бы при моделировании в режиме ШИМ.
Установите для параметра Режим моделирования значение Averaged для ускорения моделирования при управлении блоком H-Bridge с помощью блока управляемого напряжения ШИМ. Необходимо также установить для параметра режима моделирования блока управляемого напряжения ШИМ значение Averaged режим. При этом на двигатель подается среднее значение требуемого напряжения ШИМ. Точность Averaged результаты моделирования режима зависят от достоверности вашего предположения о токе нагрузки. Если указано, что текущее значение равно Unsmoothed or discontinuous, то точность также зависит от значений, которые вы обеспечиваете для сопротивления нагрузки и индуктивности быть репрезентативными. Этот режим также делает некоторые упрощающие предположения относительно базовых уравнений для случая, когда ток прерывистый. Для типичных параметров двигателя и моста точность должна быть в пределах нескольких процентов. Проверить Averaged точность режима, выполните моделирование с помощью PWM режим и сравнить результаты с результатами, полученными при использовании Averaged режим.
Режим торможения активируется, когда напряжение, подаваемое на порт BRK, превышает пороговое напряжение торможения. Независимо от того, в PWM или Averaged в режиме торможения H-мост моделируется последовательным сочетанием двух сопротивлений R1 и R2 где:
R1 - сопротивление одного плеча моста, то есть половина значения параметра Total bridge on resistance.
R2 - сопротивление единственного плеча моста параллельно с сопротивлением диода, то есть R1· Rd/( R1 + Rd), где Rd - сопротивление диода.
Чтобы смоделировать требования, предъявляемые к источнику постоянного тока, можно открыть порты источника питания блока H-Bridge, установив для параметра Power supply значение External. Если порты источника питания открыты, поддерживается только режим моделирования PWM.
Примечание
Если для параметра Power supply установлено значение Externalблок может вычислять смещение напряжения на стороне нагрузки, обращаясь к напряжениям шины питания. Однако, если соединения питающей рейки не открыты, необходимо добавить электрический опорный блок на стороне нагрузки.
Блок имеет дополнительный тепловой порт, скрытый по умолчанию. Чтобы открыть тепловой порт, щелкните правой кнопкой мыши блок в модели, а затем в контекстном меню выберите Simscape > Block choices > Show thermal port. Это действие отображает тепловой порт H на значке блока и добавляет параметры Температурная зависимость (Temperature Dependence) и Тепловой порт (Thermal Port). Эти параметры описаны далее на этой справочной странице.
При отображении теплового порта:
Теплота, вырабатываемая мостовыми диодами с включенным сопротивлением и свободными колесами, добавляется к тепловому порту. Тепловой порт имеет соответствующую тепловую массу и начальную температуру, которые можно задать в параметрах теплового порта.
Резистивность моста к включенному и свободному диодному сопротивлению становится функцией температуры. Значения этих сопротивлений и второй температуры измерения можно определить из параметров Температурная зависимость (Temperature Dependence). Предполагается, что сопротивление линейно изменяется между двумя температурами измерения. Экстраполяция применяется для температур вне этого диапазона, за исключением случаев моделирования в усредненном режиме с прерывистыми характеристиками тока нагрузки.
При линеаризации модели задайте для параметра Режим моделирования (Simulation mode) значение Averaged и убедитесь, что рабочая точка указана правильно. Блок H-Bridge можно линеаризовать только для рабочих циклов, которые больше нуля и меньше амплитуды сигнала ШИМ. Если требуется линеаризация вокруг нулевого рабочего цикла и если контроллер всегда использует режим рекуперативного торможения, установите для параметра Рекуперативное торможение значение Always enabled (suitable for linearization).
В Averaged режим и с помощью Unsmoothed or discontinuous при выборе параметров тока нагрузки необходимо указать репрезентативные значения индуктивности и сопротивления нагрузки. При возбуждении двигателя постоянного тока сопротивление является сопротивлением якоря, а индуктивность - суммой индуктивности якоря плюс последовательно сглаживающая индуктор (при ее наличии). Для универсального двигателя суммарное сопротивление - это сумма обмоток якоря и поля, а суммарная индуктивность - это сумма индуктивностей якоря и поля плюс любая последовательная сглаживающая индуктивность. Для шунтирующего двигателя MathWorks рекомендует нарисовать эквивалентную цепь Тевенина для определения соответствующих значений.
Прямое напряжение не моделируется для диодов свободного хода. Они аппроксимируются как идеальные сопротивления при смещении вперед, с сопротивлением, равным диоду Freewheeling на значении параметра сопротивления.
Если соединения питающей шины открыты, поддерживается только режим моделирования ШИМ.
