Symulacja układu napędowego z silnikiem DC i mostkiem typu H.

w którym uzyskiwany sygnał dźwiękowy nie pochodzi od bezpośredniego podania na głośnik sygnału
z anteny. Moc sygnału antenowego jest za słaba, żeby wyzwolić drgania membrany głośnika. W celu
wyzwolenia drgań membrany należy zastosować układ, który wzmocni sygnał antenowy. Sposób
realizacji (techniką analogową czy cyfrową) ma znaczenie drugorzędne. Wzmacniacz wymaga
oddzielnego źródła zasilania o odpowiedniej mocy i przekształca napięcie zasilania w napięcie
podawane na głośnik w celu wyzwolenia drgań membrany, zgodnie z wysterowaniem wzmacniacza
przez sygnał antenowy.
Natomiast w układzie napędowym sygnał zadany u S steruje przekształtnikiem, który przekształca
napięcie zasilania u DC w napięcie prostokątne (impulsowe) u AB o wartości średniej U AB_AV
proporcjonalnej do sygnału wyjściowego regulatora prądu u S . Sygnały te związane są zależnością:
_
=
(2)
Gdzie:
U AB_AV - wartość średnia napięcia na odbiorniku,
U DC – napięcie zasilania mostka H,
u S – sygnał sterujący wchodzący na wejście dodatnie komparatora,
U TRI – amplituda sygnału trójkątnego u TRI wchodzącego na wejście ujemne komparatora.
Przy czym jeśli amplitudę U TRI sygnału trójkątnego u TRI dobierzemy tak, że będzie równa wartości
napięcia U DC , jak przedstawiono to na Rys. 1b, to wartość liczbowa sygnału sterującego u S będzie
odpowiadać wartości średniej U AB_AV napięcia prostokątnego u AB . Realizując sterowanie
w mikrokontrolerze można bez problemu tak wartości ustawić. W innym przypadku należy
zastosować skalowanie sygnału wyjściowego regulatora zgodnie z równaniem (2). W ćwiczeniu dla
uproszczenia analizy zostanie przyjęta amplituda U TRI sygnału trójkątnego u TRI na poziomie napięcia
U DC .
Podsumowując, powyższe rozważania, regulator jest elementem słaboprądowym, który odpowiada
tylko za operacje matematyczne zwracając sygnał sterujący. Do realizacji sterowania silnikiem
potrzebny jest wzmacniacz mocy w postaci przekształtnika energoelektronicznego wysterowanego
otrzymanym sygnałem sterującym. Układ przedstawiony na Rysunku 7 uwzględnia podział obiektu na
przekształtnik, który podaje na twornik silnika napięcie o wartości proporcjonalnej do sygnału
wyjściowego regulatora prądu i silnik prądu stałego. Grube linie na schemacie oznaczają sygnały
silnoprądowe.
Rys. 7. Układ automatycznej regulacji prądu twornika
Silnik podłączony do źródła napięcia stałego osiąga prędkość zależną od wartości tego napięcia.
Zastosowanie mostka tranzystorowego o regulowanym wypełnieniu umożliwia kontrolę wartości
średniej napięcia na wyjściu mostka. Przy czym możliwe do uzyskania są zarówno dodatnie,
jak i ujemne wartości średnie napięcia U AB_AV (zgodnie z Rysunkami 2 i 3), a co za tym idzie możliwe
jest sterowanie prędkością i kierunkiem obrotów wirnika. Taki układ przekształtnikowy umożliwia
również przepływ prądu z silnika do obwodu DC w sposób kontrolowany, o ile siła elektromotoryczna
nie jest wyższa od napięcia zasilającego U DC . Taki tryb pracy nazywany jest pracą generatorową,
hamowaniem generatorowym lub hamowaniem odzyskowym i jest związany z przetwarzaniem energii
mechanicznej na elektryczną. Wymaga to jednak podania na wał momentu obciążenia o wartości
ujemnej (moment dopędzający wał maszyny oraz zadania ujemnej wartości prądu twornika
w regulatorze prądu).
Instytut Sterowania i Elektroniki Przemysłowej, Laboratorium Napędu Elektrycznego