Thiết kế mạch cầu H để truyền động động cơ DC (trích lọc)

[namqn]

Nguyên văn bởi scentoflove

Khi Q4 dẫn Vs bên phải bị kéo xuống 0V, giữa 2 chân Vs lúc này là động cơ mà thực chất là cuộn dây điện trổ nhỏ nên Vs bên trái cũng coi như được nối tắt với Vs bên phải và cũng bị kéo về 0. Nếu ko gắn động cơ vào giữa thì khi Q4 dẫn chỉ có Vs phải kéo xuống 0, Vs trái vẫn ở mức cao
Em làm mạch rồi và đo từng chân Vs khi FET dưới được kick lúc gắn động cơ 2Vs đều bị kéo xuống 0V và ko găn đông cơ Vs trái là 12V, Vs phải kéo xuống 0V. Vcc=15V Vb=14V
Hiện em chỉ đang test mạch nên kick các chân Hin Lin hoàn toàn bằng tay ko biết như vậy có test được ko, vì nếu tần số thấp thì ko thể nạp được tụ Cb đóng ngắt FET trên, theo như cách tét hiện giở của em thì Q1 và Q4 với PWM 100% thì chỉ có Q4 là dẫn, Q1 hoàn toàn ko dẫn, Vs trai =0V, Vho trai =0V, Vcc=15V, Vb=14V

Mạch kích IR2110 mà thử bằng tay thì sẽ không đúng điều kiện làm việc. Tôi cũng nhắc lại là duty cycle của các MOSFET phía cao không thể là 100%. Bạn dùng một mạch tạo xung có duty cycle < 100% và khác 50% để thử. Phải kích cả 4 MOSFET theo đúng logic.

Thân,

[scentoflove]

Kích 4 MOSFET cùng 1 lúc theo logic của nó. Anh có thể ví dụ cụ thể ko. Giả sử như em muốn dòng chạy từ Q1 - động cơ - Q4 thì em nghĩ là kích Q1 và Q4 còn Q2 Q3 ko kích, nếu muốn đảo chiều thì kéo đóng Q1 Q4 và kích Q2 Q3.
Nếu mạch kích mosfet bằng IR2110 ko thể kích với 100%pwm vậy giá trị tối đa pwm là bao nhiêu %.

[namqn]

Nguyên văn bởi scentoflove

Kích 4 MOSFET cùng 1 lúc theo logic của nó. Anh có thể ví dụ cụ thể ko. Giả sử như em muốn dòng chạy từ Q1 - động cơ - Q4 thì em nghĩ là kích Q1 và Q4 còn Q2 Q3 ko kích, nếu muốn đảo chiều thì kéo đóng Q1 Q4 và kích Q2 Q3.
Nếu mạch kích mosfet bằng IR2110 ko thể kích với 100%pwm vậy giá trị tối đa pwm là bao nhiêu %.

Bạn nên dùng logic sau.
- Đặt áp dương vào động cơ: kích đóng Q1 và Q4, ngắt Q2 và Q3, gọi là trạng thái 1.
- Nối tắt 2 đầu cực động cơ: kích đóng Q2 và Q4, ngắt Q1 và Q3 (trạng thái này cho phép duty cycle là 100%, bất chấp chiều dòng điện qua động cơ), gọi là trạng thái 2
- Đặt áp âm vào động cơ: kích đóng Q2 và Q3, ngắt Q1 và Q4, gọi là trạng thái 3

Để điều chế độ rộng xung cho chiều quay thuận, chuyển đổi giữa hai trạng thái 1 và 2. Để điều chế độ rộng xung cho chiều quay ngược, chuyển đổi giữa hai trạng thái 2 và 3.

Duty cycle tối đa cho các khóa mức cao tùy thuộc vào giá trị cụ thể của tụ bootstrap, vào điện trở Rdson của khóa, vào nội trở của tụ bootstrap, và nhiều yếu tố khác. Do đó, giá trị này thường được xác định bằng thực nghiệm cho một cầu H cụ thể (dùng dao động ký để theo dõi sự suy giảm của điện áp trên tụ bootstrap khi tăng duty cycle, đến khi nào không chấp nhận cho điện áp đó giảm thấp hơn nữa thì đó là giới hạn của duty cycle cho các khóa phía cao). Tuy nhiên, người ta có thể thiết kế để động cơ đạt dòng điện/mômen định mức ở duty cycle < 100%, do đó thực tế đây không phải là một giới hạn nghiêm trọng.

Thân,

[scentoflove]

Như vậy mạch cần mở Q2 Q4 ỏ trạng thái default, khi ta cần động quay theo chiều thuần thì ngắt Q2 trước sau đó mở Q1 (hay là ngược lại hả anh namqn). Như vậy coi như Q2 va Q4 chỉ có on và off ko cần pwm ???. Giờ e muốn đảo chiều thì phải về lại trạng thái 2, sau đó mới bắt đầu cho qua trạng thái 3.
Trong lúc PWM thay đổi duty hay chuyên on off trong chu kỳ ta ko cần chuyển đổi ve lại trạng thái 2.

[namqn]

Nguyên văn bởi scentoflove

Như vậy mạch cần mở Q2 Q4 ỏ trạng thái default, khi ta cần động quay theo chiều thuần thì ngắt Q2 trước sau đó mở Q1 (hay là ngược lại hả anh namqn). Như vậy coi như Q2 va Q4 chỉ có on và off ko cần pwm ???. Giờ e muốn đảo chiều thì phải về lại trạng thái 2, sau đó mới bắt đầu cho qua trạng thái 3.
Trong lúc PWM thay đổi duty hay chuyên on off trong chu kỳ ta ko cần chuyển đổi ve lại trạng thái 2.

Ngắt Q2 rồi đóng Q1, như vậy mới tránh trùng dẫn (shoot through). Để tạo điều rộng xung thì không nhất thiết phải đóng ngắt cả 2 khóa, chỉ cần một khóa thực hiện chức năng đó thôi. Đúng như bạn nói, Q2 và Q4 chỉ dùng để chọn chiều quay. Để đổi chiều quay, bạn nên về trạng thái 2 và chờ đến khi tốc độ động cơ giảm về gần 0 rồi mới đổi chiều quay.

Như tôi đã nói ở post trước, việc điều rộng xung luôn liên quan đến trạng thái 2, do đó khi thay đổi độ rộng xung thì bạn sẽ chuyển đổi giữa trạng thái 2 (đặt điện áp 0V vào động cơ) và trạng thái 1 (chiều thuận) hay trạng thái 3 (chiều ngược).

Thân,

[scentoflove]

Em viết chương trình kích thử mạch cầu H chiều nay và có 1 số thắc mắc.
Em viết pic4331, Fcy=10MIPS, PTPER=1249, duty 90% dùng Power PWM của 4331
Khi chọn prescaler = 1:4, ta có tần số pwm=Fcy/(PTPER+1)/pre=2KHz, khi lập trình động cơ chạy chiều thuận 5s rồi chuyển sang trạng thái 2 rồi đảo chiều chạy 5s trong while(1) thì khi quay động cơ áp trên động cơ dao động khá lớn 18-22V (V=24V) và trong vòng lặp có 1 số lần khi đảo chiều động cơ ko quay (quay thuận dừng lại ko quay thay vì quay nghịch sau đó quay thuận trở lại)
Khi chọn precaler = 1: 16, pwm tần số 500Hz thì việc đảo chiều quay ko vấn đề gì và áp trên động cơ lại ổn định 18V
Tần số tăng thì việc khởi động lại sau khi Q2 va Q4 dẫn là random, tần số càng cao thì khả năng động cơ ko quay càng nhiều sau khi kích quay theo 1 chiều nào đó. Áp trên động cơ dao động (động cơ quay giật giật)
Tần số giảm mọi việc ok
Em nghĩ là vấn đề ở tụ Cb ko biết đúng hay sai. Theo appnote thi mach cầu H voi IRF540 Cb=0.47uF em xài 1uF, Db là 4148. Rgate=10ohm

[namqn]

Nguyên văn bởi scentoflove

Em viết chương trình kích thử mạch cầu H chiều nay và có 1 số thắc mắc.
Em viết pic4331, Fcy=10MIPS, PTPER=1249, duty 90% dùng Power PWM của 4331
Khi chọn prescaler = 1:4, ta có tần số pwm=Fcy/(PTPER+1)/pre=2KHz, khi lập trình động cơ chạy chiều thuận 5s rồi chuyển sang trạng thái 2 rồi đảo chiều chạy 5s trong while(1) thì khi quay động cơ áp trên động cơ dao động khá lớn 18-22V (V=24V) và trong vòng lặp có 1 số lần khi đảo chiều động cơ ko quay (quay thuận dừng lại ko quay thay vì quay nghịch sau đó quay thuận trở lại)
Khi chọn precaler = 1: 16, pwm tần số 500Hz thì việc đảo chiều quay ko vấn đề gì và áp trên động cơ lại ổn định 18V
Tần số tăng thì việc khởi động lại sau khi Q2 va Q4 dẫn là random, tần số càng cao thì khả năng động cơ ko quay càng nhiều sau khi kích quay theo 1 chiều nào đó. Áp trên động cơ dao động (động cơ quay giật giật)
Tần số giảm mọi việc ok
Em nghĩ là vấn đề ở tụ Cb ko biết đúng hay sai. Theo appnote thi mach cầu H voi IRF540 Cb=0.47uF em xài 1uF, Db là 4148. Rgate=10ohm

Bạn dùng tụ 1 uF loại nào? Chỉ có 1 tụ đó thôi hay còn có tụ nào khác?

Thân,

[hampic]

Nguyên văn bởi scentoflove

Em viết chương trình kích thử mạch cầu H chiều nay và có 1 số thắc mắc.
Em viết pic4331, Fcy=10MIPS, PTPER=1249, duty 90% dùng Power PWM của 4331
Khi chọn prescaler = 1:4, ta có tần số pwm=Fcy/(PTPER+1)/pre=2KHz, khi lập trình động cơ chạy chiều thuận 5s rồi chuyển sang trạng thái 2 rồi đảo chiều chạy 5s trong while(1) thì khi quay động cơ áp trên động cơ dao động khá lớn 18-22V (V=24V) và trong vòng lặp có 1 số lần khi đảo chiều động cơ ko quay (quay thuận dừng lại ko quay thay vì quay nghịch sau đó quay thuận trở lại)
Khi chọn precaler = 1: 16, pwm tần số 500Hz thì việc đảo chiều quay ko vấn đề gì và áp trên động cơ lại ổn định 18V
Tần số tăng thì việc khởi động lại sau khi Q2 va Q4 dẫn là random, tần số càng cao thì khả năng động cơ ko quay càng nhiều sau khi kích quay theo 1 chiều nào đó. Áp trên động cơ dao động (động cơ quay giật giật)
Tần số giảm mọi việc ok
Em nghĩ là vấn đề ở tụ Cb ko biết đúng hay sai. Theo appnote thi mach cầu H voi IRF540 Cb=0.47uF em xài 1uF, Db là 4148. Rgate=10ohm

Theo kinh nghiệm của mình, thì khi bạn đảo chiều quay, không phải là có những lúc không quay mà là lúc nào cũng không quay. Vì sao? Vì khi bạn cho Q2 và Q4 cùng dẫn, điều này sẽ là cho động cơ bị khóa, ko quay chiều nào được cả. Nếu bạn muốn đảo chiều thì nên điều khiển bằng cách cho 50% của PWM dưới là chiều 1, 50% PWM trên là chiều 2, khi đó bạn sẽ đảo chiều dể dàng hơn và không nên quay về trạng thái 2, chỉ dùng trạng thái này khi bạn muốn động cơ dừng hẳn.
Thân.

[hampic]

Nguyên văn bởi namqn

Ngắt Q2 rồi đóng Q1, như vậy mới tránh trùng dẫn (shoot through). Để tạo điều rộng xung thì không nhất thiết phải đóng ngắt cả 2 khóa, chỉ cần một khóa thực hiện chức năng đó thôi. Đúng như bạn nói, Q2 và Q4 chỉ dùng để chọn chiều quay. Để đổi chiều quay, bạn nên về trạng thái 2 và chờ đến khi tốc độ động cơ giảm về gần 0 rồi mới đổi chiều quay.

Như tôi đã nói ở post trước, việc điều rộng xung luôn liên quan đến trạng thái 2, do đó khi thay đổi độ rộng xung thì bạn sẽ chuyển đổi giữa trạng thái 2 (đặt điện áp 0V vào động cơ) và trạng thái 1 (chiều thuận) hay trạng thái 3 (chiều ngược).

Thân,

Nếu ở trạng thái 2, namqn nói là đặt điện áp 0V vào động cơ nhưng thực chất là nối 2 đầu cuộn dây động cơ, việc này có hợp lý khi đk cơ hay không, vì nếu nối như vậy, động cơ sẽ bị đứng yên ngay tức khắc, trong khi động cơ đang chạy nhanh, việc này có tốt ko? Theo tôi hiểu thì chỉ ở trạng thái 2 khi cần thắng động cơ mà thôi.

[namqn]

Nguyên văn bởi hampic

Nếu ở trạng thái 2, namqn nói là đặt điện áp 0V vào động cơ nhưng thực chất là nối 2 đầu cuộn dây động cơ, việc này có hợp lý khi đk cơ hay không, vì nếu nối như vậy, động cơ sẽ bị đứng yên ngay tức khắc, trong khi động cơ đang chạy nhanh, việc này có tốt ko? Theo tôi hiểu thì chỉ ở trạng thái 2 khi cần thắng động cơ mà thôi.

Hằng số thời gian của hệ cơ thường lớn hơn nhiều lần so với hằng số thời gian của hệ điện. Đúng là khi nối tắt hai đầu cuộn dây phần ứng của động cơ thì động cơ ở trạng thái hãm động năng, nhưng thời gian động cơ ở trạng thái này là rất nhỏ so với thời gian cần thiết để động cơ giảm tốc độ về đến trạng thái đứng yên.

Bạn yên tâm về logic mà tôi đã đề nghị, tôi đã viết giáo trình cho khoa Điện - Điện Tử của ĐHBK HCM về các loại động cơ (Giáo trình 'Kỹ thuật điện đại cương', các tác giả Trương Sa Sanh, Nguyễn Xuân Cường, Nguyễn Quang Nam). Sinh viên của tôi đã làm luận văn tốt nghiệp về điều khiển động cơ DC theo cách này cách đây hơn 3 năm.

Thân,