MX2013014530A - Circuito de filtro de pulsos angostos con compensacion automatica y controlador de moror que lo aplica. - Google Patents
Circuito de filtro de pulsos angostos con compensacion automatica y controlador de moror que lo aplica.Info
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Abstract
Un circuito de filtro de pulsos angostos con compensación automática, y un controlador de motor que lo aplica. El controlador de motor incluye un generador de señal PWM y una unidad inversora. Está instalada, respectivamente, una pluralidad de salidas de señal del generador de señal PWM con un circuito de filtro de pulsos angostos, con compensación automática. Una salida del circuito de filtro de pulsos angostos con compensación automática está conectada con una entrada de la unidad inversora. El circuito de filtro de pulsos angostos con compensación automática incluye un circuito (1) formador de señal, un circuito de filtro (2) y un circuito (3) de compensación de amplitud de pulso. Se envía una señal de entrada al circuito de filtro (2) después de haber sido procesada por el circuito (1) formador de señal. El circuito de filtro (2) elimina por filtración los pulsos angostos de la señal de entrada. Los pulsos amplios de la señal de entrada son dejados salir después de ser compensador por el circuito (3) de compensación de la amplitud de pulso. Por medio de la conexión de un circuito filtrador de pulsos angostos con compensación automática, entre un generador de señal PWM y una unidad inversora, los pulsos angostos en una salida de señal por el generador de señal PWM pueden ser eliminados por filtración y los pulsos normales pasan en su totalidad, de manera que la entrada de pulsos en la unidad inversora sea de pulsos normales, lo que protege efectivamente los elementos de potencia IGBT y hace más preciso el control.
Description
CIRCUITO DE FILTRO DE PULSOS ANGOSTOS CON COMPENSACIÓN AUTOMÁTICA Y CONTROLADOR DE MOTOR QUE LO APLICA
Campo de la Invención
La invención se refiere a un circuito para filtrar pulsos angostos y compensar pulsos amplios, y a un controlador de motor que lo comprende.
Antecedentes de la Invención
Como se muestra en la figura 1, un controlador de motor sincrónico típico, de imanes permanentes, incluye un generador de señal PWM, una unidad inversora y un cuerpo de motor (M) . El cuerpo de motor (M) incluye un rotor de imanes permanentes, un estator y devanados (U, V, y W) . El generador de señal PWM puede adoptar una unidad micro-controladora (MCU) o un chip de circuito integrado IC especial, y generar señales de pulso de una cierta amplitud, de manera que los transistores bipolares de compuerta aislada IGBT (Ql, Q2, Q3, Q4 , Q5 y Q6) de la unidad inversora, conduzcan por turnos, y se alimenten los devanados (U, V y W) por turnos .
Durante el proceso de tratamiento del controlador de motor convencional, las señales de impulso usadas para controlar los IGBT y calculadas a través del generador de señal PWM (es decir, la unidad microcontroladora (MCU) ) bajo la acción de modulación y desmodulación del software, incluyen pulsos angostos. Los pulsos angostos tienen efectos
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negativos sobre los IGBT (Transistores bipolares de compuerta aislada) . Como se muestra en la figura 2, antes que el generador de señal PWM genere pulsos de excitación normales B, se generará una pluralidad de pulsos angostos. Estos pulsos angostos A serán cerrados inmediatamente antes de que se abran completamente los IGBT; los IGBT se sobrecalentarán, por lo tanto, la vida de servicio se afectará se destruirán los IGBT después de un tiempo de uso largo, incluso los IGBT se quemarán y se provocará un impacto negativo para el control del motor. Por lo tanto, se requiere que se traten los pulsos modulados.
Sumario de la Invención
En vista de los problemas descritos arriba, es un objetivo de la invención proveer un circuito para filtrar el pulso angosto y compensar el pulso amplio. El circuito puede filtrar los pulsos angostos de una señal de entrada y permitir que pasen completamente los pulsos normales.
El objetivo se obtiene de acuerdo con los siguientes esquemas técnicos:
Un circuito para filtrar el pulso angosto y compensar el pulso amplio comprende un circuito formador de señal, un circuito de filtro y un circuito compensador de la amplitud de pulso. El circuito formador de señal procesa una señal de entrada y trasmite la señal de entrada al circuito de filtro. El circuito de filtro elimina por filtración los pulsos angostos de la señal de entrada y los pulsos amplios de la señal de entrada son compensados desde el circuito compensador de amplitud de pulso y les da salida.
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El circuito de filtro es un circuito de filtro RC . El circuito formador de señal comprende un primer circuito de excitación de Schmitt.
El circuito compensador de amplitud de pulso comprende un segundo circuito de excitación de Schmitt, un triodo, una primera resistencia, una segunda resistencia y una capacitancia. La señal de entrada procesada a través del circuito de filtro es conectada con el segundo circuito de excitación de Schmitt. La capacitancia y la segunda resistencia están conectadas en serie y conectadas al extremo de salida y a un extremo puesto a tierra del segundo circuito de excitación de Schmitt, respectivamente. Un nodo entre la capacitancia y la segunda resistencia está conectado con un electrodo de base del triodo después de ser conectado con la primera resistencia. Un electrodo emisor del triodo es puesto a tierra y un electrodo colector del triodo está conectado con un extremo de entrada del segundo circuito de excitación de Schmitt.
Las ventajas del circuito para filtrar el pulso angosto y compensar el pulso amplio se resumen de la siguiente manera :
(1) Los pulsos angostos de la señal de entrada se pueden eliminar por filtración; los pulsos normales pueden pasar completamente; el control es más preciso y los componentes electrónicos para un circuito corriente abajo están protegidos de manera efectiva.
(2) El circuito de filtro es un circuito de filtro RC; el circuito formador de señal es un circuito de excitación de Schmitt, y los dos circuitos se emparejan uno con otro; por lo tanto, la estructura de circuito es simple y razonable, y
se pueden eliminar por filtración los pulsos angostos, en forma efectiva; y
(3) El circuito compensador de la amplitud de pulso comprende un circuito de excitación de Schmitt, un triodo, una resistencia y una capacitancia; la estructura de circuito es simple y confiable y el costo de fabricación es bajo.
Otro objetivo de la invención es proveer un controlador de motor. Un circuito para filtrar el pulso angosto y compensar el pulso amplio está dispuesto entre el generador de señal PWM (modulación de amplitud de pulso) y la unidad inversora, y se puede eliminar por filtración los pulsos angostos de una señal que entra desde el generador de señales de PWM y permitir que pasen completamente los pulsos normales. Los pulsos que entran en la unidad inversora se vuelven todos pulsos normales. Asi, el elemento IGBT de potencia está protegido efectivamente y el control es más preciso.
Se obtiene el controlador de motor de acuerdo con los siguientes esquemas técnicos:
Un controlador de motor comprende un generador de señal de PWM y una unidad inversora. El generador de señal de PWM comprende una pluralidad de extremos de salida de señal; cada extremo de salida de señal está provisto de un circuito para filtrar el pulso angosto y compensar el pulso amplio; un extremo de salida del circuito para filtrar el pulso angosto y compensar el pulso amplio está conectado con un extremo de entrada de la unidad inversora. El circuito para filtrar el pulso angosto y compensar el pulso amplio comprende un circuito formador de señal, un circuito de filtro y un circuito compensador de anchura de pulso. El circuito
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formador de señal procesa una señal de entrada y trasmite la señal de entrada al circuito de filtro. El circuito de filtro elimina por filtración los pulsos angostos de la señal de entrada y los pulsos amplios de la señal de entrada son compensados desde el circuito compensador de amplitud de pulso y salen.
El circuito de filtro es un circuito de filtro RC . El circuito formador de señal comprende un primer circuito de excitación de Schmitt.
El circuito compensador de amplitud de pulso comprende un segundo circuito de excitación de Schmitt, un triodo, una primera resistencia, una segunda resistencia y una capacitancia. La señal de entrada procesada a través del circuito de filtro, es conectada al segundo circuito de excitación de Schmitt. La señal sale de un extremo de salida del segundo circuito de excitación de Schmitt. La capacitancia y la segunda resistencia están conectadas en serie y están conectadas al extremo de salida y a un extremo puesto a tierra del segundo circuito de excitación de Schmitt. Un nodo entre la capacitancia y la segunda resistencia está conectado con un electrodo de base del triodo, después de haber sido conectado con la primera resistencia. Un electrodo emisor del triodo está puesto a tierra, y un electrodo colector del triodo está conectado con un extremo de entrada del segundo circuito de excitación de Schmitt .
Las ventajas del controlador de motor se resumen de la siguiente manera:
(1) El circuito para filtrar el pulso angosto y compensar el pulso amplio está dispuesto entre el generador
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de señal de PWM y la unidad inversora, y puede eliminar por filtración los pulsos angostos en una entrada de señal procedente del generador de señal PWM y permite que los pulsos normales pasen completamente, y que la entrada de pulsos a la unidad inversora sea únicamente de pulsos normales; por lo tanto, los IGBT del elemento de poder está protegido de manera efectiva y el control es más preciso.
(2) El circuito de filtro es un circuito de filtro RC; el circuito formador de señal es un circuito de excitación de Schmitt y los dos circuitos están emparejados entre si; por lo tanto, la estructura de circuitos es simple y razonable y los pulsos angostos pueden ser eliminados por filtración en forma efectiva; y
(3) El circuito compensador de amplitud de pulsos comprende un circuito de excitación de Schmitt, un triodo, una resistencia y una capacitancia; la estructura de circuito es simple y confiable, y su costo de fabricación es bajo.
Breve Descripción de las Figuras de la Invención
La figura 1 es un diagrama de bloques funcional, parcial, de un controlador de motor tradicional.
La figura 2 es un diagrama para las señales generadas desde un generador de señal PWM tradicional.
La figura 3 es un diagrama de bloques funcional de un circuito para filtrar los pulsos angostos y compensar los pulsos amplios, de la invención.
La figura 4 es un diagrama de circuito correspondiente de la figura 3; y
La figura 5 es un diagrama de principios de un
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controlador de motor de la invención.
Descripción Detallada de las Modalidades de la Invención
Las siguientes modalidades especificas y los siguientes dibujos están destinados a servir como la descripción adicional de la invención.
Como se muestra en la figura 3 y en la figura 4, un circuito para filtrar los pulsos angostos y compensar los pulsos amplios comprende un circuito 1 formador de señal; un circuito de filtro 2, y un circuito 3 compensador de amplitud de pulsos. Una señal de entrada, procesada a través del circuito 1 formador de señal, es trasmitida al circuito de filtro 2. El circuito de filtro 2 elimina por filtración los pulsos angostos de la señal de entrada y los pulsos amplios de la señal de entrada son sacados, después de la compensación, del circuito 3 compensador de amplitud de pulsos. El circuito 1 formador de señal comprende un primer IC 1A de circuito de excitación de Schmitt y una resistencia Rl . La resistencia Rl está conectada entre el extremo de entrada del primer IC 1A de circuito de excitación de Schmitt y tierra, respectivamente, y la señal de entrada es conectada en el extremo de entrada del primer IC 1A del circuito de excitación de Schmitt. El circuito de filtro 2 es un circuito de filtro RC y comprende una resistencia R2 y una capacitancia Cl. El circuito 3 compensador de amplitud de pulso comprende un segundo IC IB de circuito de excitación de Schmitt, un triodo Ql, una primera resistencia R3, una segunda resistencia R4 y una capacitancia C2. La señal de entrada procesada a través del circuito de filtro es
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conectada al segundo IC IB de circuito de excitación de Schmitt. La señal sale desde el extremo de salida- del segundo IC IB de circuito de excitación de Schmitt después que la capacitancia C2 es conectada con la segunda resistencia R4 en serie, dos extremos de la capacitancia C2 están conectados en el extremo de salida y el extremo puesto a tierra del segundo IC IB de circuito de excitación de Schmitt, respectivamente. Un nodo entre la capacitancia C2 y la segunda resistencia R4 está conectado con un electrodo de base del triodo Ql, y la segunda resistencia R4 está conectada con un electrodo de base del triodo Ql, después de haber sido conectado con la primera resistencia R3. Un electrodo emisor del triodo Ql es puesto a tierra, y un electrodo colector del triodo Ql está conectado con el extremo de entrada del segundo IC IB de circuito de excitación de Schmitt. La resistencia R2 está conectada entre el extremo de salida del primer IC 1A de circuito de excitación de Schmitt y el extremo de entrada del segundo IC IB de circuito de excitación de Schmitt; un extremo de la capacitancia Cl está conectado entre la resistencia R2 y el extremo de entrada del segundo IC IB de circuito de excitación de Schmitt, y el otro extremo de la capacitancia Cl está puesto a tierra.
El principio de la invención es como sigue: Como se muestra en la figura 3 y en la figura 4, se impulsa la señal de entrada para que entre en el circuito 1 formador de señal desde un extremo IN, y llega entonces al circuito de filtro 2, después de procesamiento de formación y anti-interferencia desde la resistencia Rl y el primer IC 1A del circuito de excitación de Schmitt, y se supone que la amplitud de pulso
de la señal de entrada impulsada, en ese momento, es T. La resistencia R2 y la capacitancia Cl constituyen un circuito de filtro para pulso angosto, y la amplitud de los pulsos filtrados a través del circuito de filtro es TI; por lo tanto, la amplitud de pulso de la señal de entrada impulsada para que llegue al circuito 3 compensador de amplitud de pulso es ??-?1. Cuando Ti-Tl es < 0, los pulsos angostos son absorbidos totalmente, y el segundo IC IB del circuito de excitación de Schmitt da salidas de nivel bajo, es decir, la posición 4 es un nivel bajo. Cuando Ti-Tl > 0, los pulsos no son absorbidos totalmente, y el segundo IC IB del circuito de excitación de Schmitt da salidas de alto nivel, es decir, la posición 4 es un nivel alto. Un triodo Ql en un inversor está conduciendo. Un circuito compensador que comprende un triodo Ql, una capacitancia C2 y una primera resistencia R3 y una segunda resistencia R4, es usado para compensar los pulsos. La amplitud de los pulsos compensados a través del circuito de compensación está fijado como T2. La amplitud total de los pulsos compensados es Ti-Tl + T2. Cuando se cumple la relación de que la amplitud de pulso de la señal en el extremo de salida OUT es T0 = Ti, TI = T2, y se efectúa por medio del reglaje de los valores de la resistencia R2, la capacitancia Cl, la capacitancia C2, la primera resistencia R3 y la segunda resistencia R4 , entonces To = Ti, bajo la aplicación del circuito compensador; es decir, después que la amplitud de pulso sobrepasa la amplitud mínima de pulso, los pulsos salen en estado intacto; los pulsos sin daño con capacidad excitadora se reservan pero no los pulsos dañados con amplitud más angosta; por lo tanto, se obtienen finalmente los propósitos de prevenir que los IGBT se
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sobrecalientes y se protege los IGBT. Por ejemplo, cuando la amplitud de los pulsos angostos es menor que la amplitud TI de pulso mínima, se supone como 3 microsegundos, y se supone que la amplitud de los pulsos angostos de la señal de entrada es únicamente de 2 microsegundos, entonces se eliminarán por filtración los pulsos angostos; si están contenidos pulsos con amplitud de 3.5 microsegundos en la señal de entrada, se invertirán y se dejarán salir.
Como se muestra en la figura 3, la figura 4 y la figura 5, un controlador de motor comprende un generador de señal PWM y una unidad inversora. Un circuito para filtrar los pulsos angostos y compensar los pulsos amplios está instalada en una pluralidad de extremos de salida de señal del generador de señal PWM, y el extremo de salida del circuito para filtrar los pulsos angostos y compensar los pulsos amplios está conectado con el extremo de entrada de la unidad inversora. El circuito para filtrar los pulsos angostos y compensar los pulsos amplios comprende un circuito 1 formador de señal, un circuito de filtro 2 y un circuito 3 compensador de la amplitud de pulsos. La señal de entrada procedente a través del circuito 1 formador de señal, es trasmitida al circuito de filtro 2. El circuito de filtro 2 elimina por filtración los pulsos angostos de la señal de entrada y se da salida a los pulsos amplios de la señal de entrada después de la compensación en el circuito 3 compensador de la amplitud de pulso. El circuito 1 formador de señal comprende un primer IC 1A del circuito de excitación de Schmitt. La resistencia Rl está conectada entre el extremo de entrada del primer IC 1A de circuito de excitación de Schmitt y tierra, respectivamente; y la señal de entrada es conectada en el
extremo de entrada del primer IC 1A de circuito de excitación de Schmitt. El circuito de filtro 2 es un circuito de filtro RC y comprende una resistencia R2 y una capacitancia Cl. El circuito 3 compensador de la amplitud de pulso comprende un segundo IC IB de circuito de excitación de Schmitt, un triodo Ql, una primera resistencia R3, una segunda resistencia R4 y una capacitancia C2. La señal de entrada, procesada a través del circuito de filtro 2, es conectada al segundo IC IB de circuito de excitación de Schmitt; se da salida a la señal desde el e tremo de salida del segundo IC IB de circuito de excitación de Schmitt, después que la capacitancia C2 está conectada con la segunda resistencia R4 en serie, dos extremos de la capacitancia C2 están conectados en el extremo de salida y el extremo puesto a tierra del segundo IC IB de circuito de excitación de Schmitt, respectivamente. La resistencia R2 está conectada entre el extremo de salida del primer IC 1A de circuito de excitación de Schmitt y el extremo de entrada del segundo IC IB de circuito de excitación de Schmitt. Un extremo de la capacitancia Cl está conectado entre la resistencia R2 y el extremo de entrada del segundo IC IB de circuito de excitación de Schmitt, y el otro extremo de la capacitancia Cl está puesto a tierra.
El circuito para filtrar los pulsos angostos y compensar los pulsos amplios está dispuesto entre el generador de señal PWM y la unidad inversora, y puede eliminar por filtración los pulsos angostos en la salida de señal del generador de señal PWM y permite que pasen completamente los pulsos normales, y la entrada de pulsos a la unidad inversora será totalmente de pulsos normales. Por lo tanto, el elemento de poder IGBT está protegido de manera efectiva y el control es más preciso.
Claims (8)
1. - Un circuito para filtrar pulsos angostos y compensar pulsos amplios, donde el circuito comprende: a) un circuito (1) formador de señal; b) un circuito de filtro (2); y c) un circuito (3) compensador de amplitud de pulso; donde : el circuito (1) formador de señal procesa una señal de entrada y trasmite la señal de entrada al circuito de filtro (2) ; el circuito de filtro (2) elimina por filtración los pulsos angostos de la señal de entrada; y el circuito (3) compensador de amplitud de pulso compensa los pulsos amplios de la señal de entrada y da salida a una señal de salida.
2. - El circuito de la reivindicación 1, caracterizado porque el circuito de filtro (2) es un circuito de filtro RC.
3. - El circuito de la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el circuito (1) formador de señal comprende un primer circuito de excitación de Schmitt (IC IA) .
4. - El circuito de la reivindicación 3, caracterizado porque : el circuito (3) compensador de amplitud de pulso comprende un segundo circuito de excitación de Schmitt (IC IB) , un triodo (Ql), una primera resistencia (R3), una segunda resistencia (R4) y una capacitancia (C2); la señal de entrada, procesada a través del circuito de filtro (2) está conectada al segundo circuito de excitación de Schmitt (IC 1B) ; la señal sale desde un extremo de salida del segundo circuito de excitación de Schmitt (IC IB); la capacitancia (C2) y la segunda resistencia (R4) están conectadas en serie y conectadas al extremo de salida y a un extremo puesto a tierra del segundo circuito de excitación de Schmitt (IC IB), respectivamente; un nodo entre la capacitancia (C2) y la segunda resistencia (R4) está conectado con el electrodo de base del triodo (Ql) después de ser conectado con la primera resistencia (R3) ; el electrodo emisor del triodo (Ql) está puesto a tierra; y el electrodo colector del triodo (Ql) está conectado con un extremo de entrada del segundo circuito de excitación de Schmitt (IC IB) .
5.- Un controlador de motor que comprende un circuito para filtrar pulsos angostos y compensar pulsos amplios de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, comprendiendo además el controlador de motor un generador de señal P M y una unidad inversora; caracterizado porque: el generador de señal PWM comprende una pluralidad de extremos de salida de señal; cada uno de los extremos de salida de señal está provisto de un circuito para filtrar pulsos angostos y compensar pulsos amplios; un extremo de salida del circuito para filtrar pulsos angostos y compensar pulsos amplios está conectado con un extremo de entrada de la unidad inversora; el circuito para filtrar pulsos angostos y compensar pulsos amplios comprende un circuito formador de señal (1), un circuito de filtro (2) y un circuito (3) compensador de amplitud de pulso; el circuito (1) formador de señal procesa una señal de entrada y trasmite la señal de entrada al circuito de filtro (2); el circuito de filtro (2) elimina por filtración los pulsos angostos de la señal de entrada; y el circuito (3) compensador de amplitud de pulsos compensa los pulsos amplios de la señal de entrada y da salida a una señal de salida.
6. - El controlador de motor de la reivindicación 5, caracterizado porque el circuito de filtro (2) es un circuito de filtro RC.
7. - El controlador de motor de la reivindicación 5 o 6, caracterizado porque el circuito formador de señal (1) comprende un primer circuito de excitación de Schmitt (IC IA) .
8. - El controlador de motor de la reivindicación 1, caracterizado porque: el circuito (3) compensador de amplitud de pulso comprende un segundo circuito de excitación de Schmitt (IC IB) , un triodo (Ql), una primera resistencia (R3), una segunda resistencia (R4) y una capacitancia (C2); la señal de entrada, procesada a través del circuito de filtro (2), es conectada al segundo circuito de excitación de Schmitt (IC IB) ; la señal sale desde un extremo de salida del segundo circuito de excitación de Schmitt (IC IB); la capacitancia (C2) y la segunda resistencia (R4) están conectadas en serie y conectadas al extremo de salida y a un extremo puesto a tierra del segundo circuito de excitación de Schmitt (IC IB), respectivamente; un nodo entre la capacitancia (C2) y la segunda resistencia (R4) está conectado con el electrodo de base del triodo (Ql) después de ser conectado con la primera resistencia (R3) ; el electrodo emisor del triodo (Ql) está puesto a tierra; y el electrodo colector del triodo (Ql) está conectado con un extremo de entrada del segundo circuito de excitación de Schmitt (IC IB) . RESUMEN DE LA INVENCIÓN Un circuito de filtro de pulsos angostos con compensación automática, y un controlador de motor que lo aplica. El controlador de motor incluye un generador de señal PWM y una unidad inversora. Está instalada, respectivamente, una pluralidad de salidas de señal del generador de señal PWM con un circuito de filtro de pulsos angostos, con compensación automática. Una salida del circuito de filtro de pulsos angostos con compensación automática está conectada con una entrada de la unidad inversora. El circuito de filtro de pulsos angostos con compensación automática incluye un circuito (1) formador de señal, un circuito de filtro (2) y un circuito (3) de compensación de amplitud de pulso. Se envia una señal de entrada al circuito de filtro (2) después de haber sido procesada por el circuito (1) formador de señal. El circuito de filtro (2) elimina por filtración los pulsos angostos de la señal de entrada. Los pulsos amplios de la señal de entrada son dejados salir después de ser compensador por el circuito (3) de compensación de la amplitud de pulso. Por medio de la conexión de un circuito filtrador de pulsos angostos con compensación automática, entre un generador de señal PVÍM y una unidad inversora, los pulsos angostos en una salida de señal por el generador de señal PWM pueden ser eliminados por filtración y los pulsos normales pasan en su totalidad, de manera que la entrada de pulsos en la unidad inversora sea de pulsos normales, lo que protege efectivamente los elementos de potencia IGBT y hace más preciso el control.
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