RU135865U1 - DEVICE OF WIDTH-PULSE CONTROL OF THE REVERSE FOLLOW-UP ELECTRIC DRIVE ENGINE (OPTIONS) - Google Patents
DEVICE OF WIDTH-PULSE CONTROL OF THE REVERSE FOLLOW-UP ELECTRIC DRIVE ENGINE (OPTIONS) Download PDFInfo
- Publication number
- RU135865U1 RU135865U1 RU2013130610/08U RU2013130610U RU135865U1 RU 135865 U1 RU135865 U1 RU 135865U1 RU 2013130610/08 U RU2013130610/08 U RU 2013130610/08U RU 2013130610 U RU2013130610 U RU 2013130610U RU 135865 U1 RU135865 U1 RU 135865U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- comparator
- output
- inverter
- power amplifier
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Direct Current Motors (AREA)
Abstract
1. Устройство широтно-импульсного управления двигателем реверсивного следящего электропривода, содержащее мостовой усилитель мощности и последовательно соединенные генератор пилообразного напряжения и первый компаратор, отличающееся тем, что в него введены аналоговый инвертор, вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, второй компаратор, управляющий вход которого соединен с управляющим входом первого компаратора, а второй вход - с выходом аналогового инвертора, первый и второй логические инверторы и две двухвходовые схемы совпадения, причем прямой выход первого компаратора соединен с первым входом первой схемы совпадения и через первый логический инвертор - со вторым входом второй схемы совпадения, причем инверсный выход второго компаратора соединен с входом второй схемы совпадения и через второй логический инвертор - со вторым входом первой схемы совпадения, а выходы первой и второй схемы совпадения соединены с прямым и инверсным управляющими входами мостового усилителя мощности соответственно.2. Устройство широтно-импульсного управления двигателем реверсивного следящего электропривода, содержащее мостовой усилитель мощности и последовательно соединенные генератор пилообразного напряжения и первый компаратор, отличающееся тем, что в него введены аналоговый инвертор, вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, второй компаратор, управляющий вход которого соединен с управляющим входом первого компаратора, а второй вход - с выходом аналогового инвертора, первый и второй логические инверторы и две двухвходовые схемы совпадения, причем вых1. A pulse-width pulse motor control device for a reversible servo-electric drive, comprising a bridge power amplifier and serially connected a sawtooth voltage generator and a first comparator, characterized in that an analog inverter is introduced into it, the input of which is connected to the output of a sawtooth voltage generator, a second comparator, a control input which is connected to the control input of the first comparator, and the second input to the output of the analog inverter, the first and second logical inverters and two upstream input matching circuits, the direct output of the first comparator connected to the first input of the first matching circuit and through the first logical inverter to the second input of the second matching circuit, the inverse output of the second comparator connected to the input of the second matching circuit and through the second logical inverter to the second input of the first coincidence circuits, and the outputs of the first and second coincidence circuits are connected to the direct and inverse control inputs of the bridge power amplifier, respectively. 2. A pulse-width pulse motor control device for a reversible servo-electric drive motor comprising a bridge power amplifier and serially connected sawtooth voltage generator and a first comparator, characterized in that an analog inverter is introduced into it, the input of which is connected to the output of the sawtooth voltage generator, and a second comparator, the control input of which is connected with the control input of the first comparator, and the second input with the output of the analog inverter, the first and second logical inverters and two two x-input matching circuits, with output
Description
Предполагаемая полезная модель относится к устройствам широтно-импульсного управления реверсивными следящими электроприводами с электродвигателем постоянного тока.The proposed utility model relates to pulse-width control devices of reversible servo-driven electric drives with a direct current electric motor.
Для управления скоростью и реверсом электродвигателя следящего реверсивного электропривода постоянного тока по цепи якоря двигателя, применялись автогенераторные мостовые схемы управления электродвигателем, которые объединяли функции широтно-импульсного модулятора и мостового усилителя мощности (См. Конев Ю.И., Киселев Л.Н. «Автогенераторные импульсные усилители на транзисторах». Сб. «Полупроводниковые приборы и их применение», под ред. Я.А. Федотова, Изд. «Советское радио», 1963 г.).To control the speed and reverse of the electric motor of the tracking reversible direct current electric drive along the motor armature circuit, self-generating bridge motor control circuits were used, which combined the functions of a pulse-width modulator and a bridge power amplifier (See. Konev Yu.I., Kiselev L.N. “Auto-generating pulsed transistor amplifiers. ”Sat.“ Semiconductor devices and their use, ”edited by Ya.A. Fedotov, Sovetskoe Radio Publishing House, 1963).
Автогенераторные широтно-импульсные формирователи управления электродвигателями имеют большую нелинейность преобразования и ограниченный диапазон изменения коэффициента заполнения γм=tи/Т=0,1÷0,9 (где tи - длительность импульса, Т - период), в зависимости от изменения входного управляющего сигнала. Частота генерации автогенераторных широтно-импульсных формирователей, как правило, меняется при изменении коэффициента заполнения.Self-generating pulse-width pulse generators of electric motor control have a large conversion non-linearity and a limited range of variation of the duty cycle γm = ti / T = 0.1 ÷ 0.9 (where ti is the pulse duration, T is the period), depending on the change in the input control signal. The frequency of the generation of pulse-width oscillator oscillators, as a rule, changes with a change in duty cycle.
Более универсальной схемой, позволяющей получать хорошую линейность и широкий диапазон изменения коэффициента заполнения γм=0÷1,0, является схема управления электродвигателем с раздельными широтно-импульсным формирователем и мостовым усилителем мощности. В этом случае, в качестве устройства широтно-импульсного формирователя наибольшее применение находят устройства, состоящие из автономного генератора пилообразного напряжения и компаратора, который управляет мостовым выходным каскадом усилителя мощности (см., например, сборник «Электронная техника в автоматике», вып.4. стр.31, «Сов. радио», 1973 г.). Данное устройство выбрано в качестве прототипа.A more universal circuit, which allows to obtain good linearity and a wide range of variation of the duty cycle γm = 0 ÷ 1.0, is a motor control circuit with separate pulse-width shaper and a bridge power amplifier. In this case, devices consisting of an autonomous sawtooth generator and a comparator that controls the bridge output stage of the power amplifier (see, for example, the collection “Electronic Engineering in Automation”,
Известное устройство широтно-импульсного управления электродвигателем реверсивного следящего электропривода состоит из генератора пилообразного напряжения, компаратора и мостового усилителя мощности. Входное управляющее напряжение Ua поступает на один из входов компаратора, на второй вход которого поступает пилообразное напряжение Ug от генератора пилообразного напряжения, выход компаратора соединен с входом мостового усилителя мощности. В момент равенства напряжений Ua и Ug на входах компаратора происходит его переключение и изменение выходного логического уровня. Таким образом, компаратор формирует логический сигнал управления мостовым усилителем мощности с частотой, равной частоте управляющего пилообразного напряжения Ug и с коэффициентом заполнения, пропорциональным входному напряжению Ua. Схема позволяет получить высокую линейность преобразования, определяемую линейностью пилообразного напряжения, и широкий диапазон изменения коэффициента заполнения ум от 0 до 1, причем нулевому уровню входного управляющего напряжения Ua соответствует коэффициент заполнения γм=0,5.A known device for pulse-width control of an electric motor of a reversible follow-up electric drive consists of a sawtooth voltage generator, a comparator and a bridge power amplifier. The input control voltage Ua is supplied to one of the inputs of the comparator, to the second input of which a sawtooth voltage Ug from the sawtooth generator is supplied, the output of the comparator is connected to the input of the bridge power amplifier. At the moment of equal voltage Ua and Ug at the inputs of the comparator, it switches and changes the output logic level. Thus, the comparator generates a logic control signal for the bridge power amplifier with a frequency equal to the frequency of the control sawtooth voltage Ug and with a duty ratio proportional to the input voltage Ua. The circuit allows one to obtain a high linearity of conversion, determined by the linearity of the sawtooth voltage, and a wide range of variation of the fill factor um from 0 to 1, and the fill factor γm = 0.5 corresponds to a zero level of the input control voltage Ua.
Недостатком данной схемы, при использовании ее для управления электродвигателем следящего реверсивного электропривода, является наличие на электродвигателе постоянного тока переменного широтно-импульсного управляющего сигнала с коэффициентом заполнения γм=0,5 при отсутствии входного управляющего напряжения (Ua=0). При этом средняя постоянная составляющая напряжения и тока равна нулю, однако через нагрузку протекает знакопеременный коммутационный ток, определяемый частотой переключения и индуктивностью электродвигателя Lэд нагрузки, что приводит к снижению КПД за счет постоянного потребления по цепям управления коммутационных токов в мостовом усилителе мощности и цепи якоря. Современные малогабаритные электродвигатели постоянного тока для быстродействующих реверсивных электроприводов, как правило, имеют малую постоянную времени цепи якоря за счет малой индуктивности Lэд обмотки якоря, в результате чего, с целью уменьшения коммутационных пульсаций тока якоря, приходится увеличивать частоту коммутации выходных транзисторов усилителя мощности, что накладывает жесткие требования к выбору элементов мостового каскада и приводит к появлению сквозных токов транзисторов мостового усилителя мощности при их недостаточном быстродействии. Указанные недостатки особенно существенны при построении следящих реверсивных электроприводов с автономными источниками питания.The disadvantage of this circuit, when used to control a follow-up reversible electric drive electric motor, is the presence of an alternating pulse-width control signal with a duty cycle γm = 0.5 in the absence of an input control voltage (Ua = 0) on the DC electric motor. In this case, the average constant component of voltage and current is zero, however an alternating switching current flows through the load, which is determined by the switching frequency and the inductance of the load motor LED, which leads to a decrease in efficiency due to the constant consumption of switching currents in the bridge power amplifier and the armature circuit. Modern small-sized DC motors for high-speed reversible electric drives, as a rule, have a small armature circuit time constant due to the small inductance LED of the armature winding, as a result of which, in order to reduce switching ripples of the armature current, it is necessary to increase the switching frequency of the output transistors of the power amplifier, which imposes stringent requirements for the selection of elements of the bridge stage and leads to the appearance of through currents of transistors of the bridge power amplifier when they are residual performance. These disadvantages are especially significant when building tracking reversible electric drives with autonomous power sources.
Целью создания полезной модели является повышение КПД следящего реверсивного электропривода за счет устранения коммутационных токов в цепи исполнительного электродвигателя.The purpose of creating a utility model is to increase the efficiency of the servo reversing electric drive by eliminating switching currents in the circuit of the actuator motor.
Сущность полезной модели состоит в том, что в устройство широтно-импульсного управления электродвигателем реверсивного электропривода, содержащее мостовой усилитель мощности и последовательно соединенные генератор пилообразного напряжения и первый компаратор, дополнительно введены аналоговый инвертер, вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, второй компаратор, управляющий вход которого соединен с управляющим входом первого компаратора, а второй вход с выходом аналогового инвертора, первый и второй логические инверторы и две двухвходовые схемы совпадения, причем прямой выход первого компаратора соединен с первым входом первого логического инвертора и одним из входов первой схемы совпадения, второй вход которой соединен с выходом второго логического инвертора, причем инверсный выход второго компаратора соединен со входом второго логического инвертора и одним из входов второй схемы совпадения, второй вход которой соединен с выходом первого логического инвертора, а выходы первой и второй схемы совпадения соединены с прямым и инверсным управляющими входами мостового усилителя мощности соответственно.The essence of the utility model consists in the fact that an analog inverter, the input of which is connected to the output of the sawtooth generator, is added to the device for pulse-width control of the motor of a reversible electric drive, which contains a bridge power amplifier and a serially connected sawtooth voltage generator and a first comparator the input of which is connected to the control input of the first comparator, and the second input with the output of an analog inverter, the first and second lo inverters and two two-input matching circuits, the direct output of the first comparator connected to the first input of the first logical inverter and one of the inputs of the first matching circuit, the second input of which is connected to the output of the second logical inverter, the inverse output of the second comparator connected to the input of the second logical inverter and one of the inputs of the second matching circuit, the second input of which is connected to the output of the first logical inverter, and the outputs of the first and second matching circuits are connected to direct and inverse m control inputs of the bridge power amplifier, respectively.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 показана структурная схема первого варианта устройства широтно-импульсного управления электродвигателем реверсивного электропривода, на фиг.2 - схема второго варианта устройства, а на фиг.3 приведены эпюры напряжений, поясняющие работу схемы.The essence of the utility model is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a block diagram of a first embodiment of a pulse-width control device for a reversible electric drive electric motor, Fig. 2 is a diagram of a second embodiment of a device, and Fig. 3 is a voltage diagram explaining a circuit operation.
Структурные схемы фиг.1 и фиг.2 устройства широтно-импульсного управления электродвигателем реверсивного электропривода содержит:Structural diagrams of figure 1 and figure 2 device pulse-width control of an electric motor of a reversible electric drive contains:
- генератор пилообразного напряжения 1;-
- аналоговый инвертер 2;-
- первый и второй компараторы 3 и 4 с программируемым гистерезисом;- the first and
- первый и второй логические инверторы 5 и 6;- the first and second
- первую и вторую схемы совпадения 7 и 8;- the first and
- мостовой усилитель мощности 9.-
Указанные элементы устройства широтно-импульсного управления электродвигателем реверсивного электропривода представляют собой:The indicated elements of the pulse-width control device of the reversible electric motor are:
- генератор пилообразного напряжения, например, на сдвоенном операционном усилителе;- sawtooth generator, for example, on a dual operational amplifier;
- аналоговый инвертер, например, на операционном усилителе с масштабными резисторами;- an analog inverter, for example, on an operational amplifier with large-scale resistors;
- первый и второй компараторы, например, на операционном усилителе с положительной обратной связью, для обеспечения программируемого гистерезиса;- the first and second comparators, for example, on an operational amplifier with positive feedback, to provide programmable hysteresis;
- первый и второй логические инверторы, например, на логических микросхемах серии 564;- the first and second logical inverters, for example, on logical circuits of the 564 series;
- первая и вторая схемы совпадения, например, на логических микросхемах серии 564;- the first and second matching schemes, for example, on logical circuits of the 564 series;
- мостовой усилитель мощности, например, на современных MOSFET-транзисторах с управляющим драйвером.- bridge power amplifier, for example, on modern MOSFET transistors with a control driver.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Генератор пилообразного напряжения 1 вырабатывает симметричное двухполярное пилообразное напряжение ↑Ug, на выходе аналогового инвертора 2 формируется противофазное пилообразное напряжение ↓Ug. Входной управляющий сигнал Ua устройства подается на управляющие входы первого и второго компараторов 3 и 4, на второй вход первого компаратора 3 подается пилообразное напряжение ↑Ug с выхода генератора пилообразного напряжения 1, на второй вход второго компаратора 4 подается пилообразное напряжение ↓Ug с выхода аналогового инвертора 2. В результате сравнения входного управляющего сигнала Ua с пилообразными напряжениями ↑Ug и ↓Ug на выходах компараторов 3 и 4 формируются выходные логические сигналы прямоугольной формы переменной скважности с частотой управляющего пилообразного напряжения, причем логический уровень «Лог.1» на прямом выходе компаратора 3 соответствует значению ↑Ug>Ua, а логический уровень «Лог.1» на прямом выходе компаратора 4 соответствует значению ↓Ug>Ua. Наличие гистерезиса в переходных характеристиках компараторов 3 и 4 обеспечивает устранение «дребезга» фронтов выходных логических сигналов в момент равенства входного управляющего сигнала Ua и пилообразных напряжений ↑Ug и ↓Ug на выходах компараторов 3 и 4. На входы схемы совпадения 7 поступают логические сигналы с выхода компаратора 3 и инвертированный сигнал с компаратора 4 через логический инвертор 6. На входы схемы совпадения 8 поступают логические сигналы с выхода компаратора 4 и инвертированный сигнал с компаратора 3 через логический инвертор 5. Выходы логических схем совпадения 7 и 8 подключены к прямому и инверсному управляющим входам выходного мостового усилителя мощности 9. При «нулевом» входном управляющем напряжении Ua=0 на выходах компараторов 3 и 4 формируются противофазные логические уровни с коэффициентом заполнения γм=0,5, в результате чего, логические импульсы на выходах схем совпадения 7 и 8 и на управляющих входах мостового усилителя мощности 9 отсутствуют. При положительном входном управляющем напряжении Ua>0 импульсы появляются только на выходе схемы совпадения 7 и прямом управляющем входе мостового усилителя мощности 9 с удвоенной частотой пилообразного напряжения и коэффициентом заполнения, пропорциональным величине входного напряжения Ua. При изменении знака входного напряжения на отрицательный Ua<0, управляющие импульсы появляются на выходе схемы совпадения 8 и инверсном управляющем входе мостового усилителя мощности 9. Напряжение Uм на исполнительном электродвигателе с выхода мостового усилителя мощности 9 появляется только при наличии логических уровней «Лог.1» на одном из выходов схем совпадения 7 или 8 с соответствующим знаком.The
Второй вариант устройства широтно-импульсного управления двигателем реверсивного следящего электропривода содержит мостовой усилитель мощности, последовательно соединенные генератор пилообразного напряжения и первый компаратор, аналоговый инвертор, вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, второй компаратор, управляющий вход которого соединен с управляющим входом первого компаратора, а второй вход с выходом аналогового инвертора, первый и второй логические инверторы и две двухвходовые схемы совпадения, причем выход первого компаратора соединен с первым входом первой схемы совпадения и через первый логический инвертор с первым входом второй схемы совпадения, выход второго компаратора соединен со вторым входом первой схемы совпадения и через второй логический инвертор со вторым входом второй схемы совпадения, а выходы первой и второй схемы совпадения соединены с прямым и инверсным управляющими входами мостового усилителя мощности соответственно.The second embodiment of a pulse-width pulse motor control device for a reversible servo electric drive contains a bridge power amplifier, a serrated sawtooth generator and a first comparator, an analog inverter, the input of which is connected to the output of a sawtooth generator, and a second comparator, the control input of which is connected to the control input of the first comparator, and the second input with the output of the analog inverter, the first and second logical inverters and two two-input matching circuit I, and the output of the first comparator is connected to the first input of the first matching circuit and through the first logical inverter to the first input of the second matching circuit, the output of the second comparator is connected to the second input of the first matching circuit and through the second logical inverter to the second input of the second matching circuit, and the outputs of the first and the second matching circuitry is connected to the direct and inverse control inputs of the bridge power amplifier, respectively.
Использование устройства широтно-импульсного управления двигателем реверсивного следящего электропривода обеспечивает поочередную работу каждого полумоста мостового усилителя мощности в зависимости от знака управляющего сигнала, и обеспечивает высокий КПД реверсивного привода с широтно-импульсным управлением за счет работы при малых значениях скважности, что способствует улучшению тепловых режимов силовых транзисторов мостового усилителя мощности и повышению надежности электропривода.The use of a pulse-width pulse motor control device for a reversible servo electric drive ensures the successive operation of each half-bridge of a bridge power amplifier depending on the sign of the control signal, and provides a high efficiency of a reverse pulse-width drive with a pulse motor at the expense of operation at low duty cycle values, which improves the thermal conditions of power transistors of a bridge power amplifier and increase the reliability of the electric drive.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013130610/08U RU135865U1 (en) | 2013-07-04 | 2013-07-04 | DEVICE OF WIDTH-PULSE CONTROL OF THE REVERSE FOLLOW-UP ELECTRIC DRIVE ENGINE (OPTIONS) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013130610/08U RU135865U1 (en) | 2013-07-04 | 2013-07-04 | DEVICE OF WIDTH-PULSE CONTROL OF THE REVERSE FOLLOW-UP ELECTRIC DRIVE ENGINE (OPTIONS) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU135865U1 true RU135865U1 (en) | 2013-12-20 |
Family
ID=49785656
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013130610/08U RU135865U1 (en) | 2013-07-04 | 2013-07-04 | DEVICE OF WIDTH-PULSE CONTROL OF THE REVERSE FOLLOW-UP ELECTRIC DRIVE ENGINE (OPTIONS) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU135865U1 (en) |
-
2013
- 2013-07-04 RU RU2013130610/08U patent/RU135865U1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Suganthi et al. | Modeling and simulation of closed loop speed control for BLDC motor | |
US6897698B1 (en) | Phase shifting and PWM driving circuits and methods | |
CN105144584A (en) | Level shift circuit | |
US20180019747A1 (en) | Signal transmission circuit and driving device for switching element | |
US9705422B2 (en) | System and method for soft switching power inversion | |
Aspalli et al. | Speed control of BLDC motor with four switch three phase inverter using digital signal controller | |
CN110460290B (en) | Method for reducing commutation losses in a motor inverter | |
Pindoriya et al. | Field programmable gate array based speed control of BLDC motor | |
RU135865U1 (en) | DEVICE OF WIDTH-PULSE CONTROL OF THE REVERSE FOLLOW-UP ELECTRIC DRIVE ENGINE (OPTIONS) | |
Rajan et al. | Fuzzy based reconfigurable controller for BLDC motor | |
GB2377095A (en) | Method of generating offset drive control signals for half bridge converters | |
TWI436582B (en) | Motor driving circuit and method thereof | |
RU2694364C1 (en) | Method for control of inductor machine | |
Yengalwar et al. | Four Quadrant Speed Control Of Dc Motor Using Chopper | |
Gurav et al. | 3-Ph 2-level VSI with sinusoidal pulse width modulation | |
Aboadla et al. | Design and simulation of gate driver circuit for unipolar inverter based on 555-Timer | |
RU153067U1 (en) | VENT ENGINE CONTROL DEVICE | |
RU86813U1 (en) | CONTROLLED ELECTRONIC MODULE | |
Julasana et al. | Simulation and Analysis of PMBLDC Motor fed by Seven Level Inverter with K-map Logic | |
RU205307U1 (en) | Controlled nanosecond pulse generator | |
JPH069589Y2 (en) | MOS-FET drive circuit | |
Rajeswari et al. | MATLAB/Simulink based design and development of a Buck Boost converter as a smooth starter for DC motor control | |
US20240305225A1 (en) | Motor driving device | |
Sagar et al. | Single Switch Controlled Single Phase Induction Motor | |
Manjunatha et al. | Simulation and implementation of FPGA based hybrid asymmetric multilevel inverter |