¿Cómo afectan los diodos flyback (en un puente H) al movimiento del motor?

Question

Estoy diseñando un puente H y una de las características que me gustaría tener es permitir que el motor mantenga su impulso incluso cuando el puente H está apagado.

Obviamente, los diodos flyback se utilizan en los diseños de puente H para permitir la descarga de las bobinas. Siento que no tengo una comprensión muy intuitiva de este concepto, pero mi hipótesis es que esto hará que el motor deje de girar (o al menos se ralentice un poco hasta que la tensión en uno de los terminales del motor no sea mayor que la de la fuente de alimentación +0,7V). ¿Es esto correcto? ¿Qué significa esto desde una perspectiva mecánica?

Answer 1

Los diodos snubber sólo actúan disipando la energía "almacenada" directamente en los devanados del motor. Dado que el sentido del flujo de corriente en el bobinado del motor está en la misma dirección que cuando se acciona, la energía disipada continuará de hecho la rotación y no la retrasará (frenará el motor).

Si se considera el efecto de un diodo snubber en un relé, por ejemplo, la adición del diodo hace que el relé cambie de estado más lentamente cuando se le quita la alimentación.

Se puede controlar el tiempo que se tarda en disipar la energía permitiendo que el voltaje del flyback aumente hasta algún nivel mayor controlado.

Aquí con un amortiguador básico:

Aquí con un Zener para aumentar la potencia disipativa del snubber para reducir el efecto run-on:

Obsérvese que el tiempo que se tarda en descargar la energía se reduce mucho.

El tiempo que se tarda en disipar esta energía es importante cuando se quiere invertir la tensión en el motor. El tiempo empleado se convierte en el límite del tiempo de conmutación:

El último elemento es la capacidad en un puente H de "frenar" el motor encendiendo ambos interruptores del lado de alta o del lado de baja al mismo tiempo para disipar cualquier inercia o impulso almacenado en su sistema.

Answer 2

Considere la siguiente imagen. Estos son los cinco estados legales de un puente H. Hay dos estados ilegales (causarán daños) y cuatro que no hacen nada.

Todos los interruptores en OFF - cualquier corriente iría por libre por la alimentación y decaería

1 y 2 ON - puede acumularse corriente positiva en la carga

3 y 4 ON - puede acumularse corriente negativa en la carga

1 y 3 ON - bucle de cero voltios que minimiza el decaimiento de la corriente de carga O cortocircuita el devanado.

2 y 4 ON - bucle de cero voltios que minimiza el decaimiento de la corriente de carga O cortocircuita los devanados.

Para cada estado, se muestra la trayectoria actual. Los diodos están presentes para asegurar que siempre hay un camino que la corriente de los inductores de carga puede tomar.

Sin embargo, hay una enorme diferencia entre las trayectorias de rueda libre del Estado1 y del Estado{4,5}

En el estado1, el camino "natural" de la rueda libre, el camino seguro y por defecto, el DClink principal está en circuito. Por lo tanto, para facilitar el flujo de corriente, la tensión de la carga debe ser mayor que esta tensión. Esto hará que la corriente decaiga con relativa rapidez y, por lo tanto, habrá un cierto par de desaceleración experimentado en el eje

En el estado{4,5} se puede establecer un "bucle de cero voltios" a través de la carga y así la rueda libre conserva la corriente de los inductores de carga. Sin embargo, una vez que el rotor se ha detenido, estos esquemas facilitarán un mecanismo de pseudo-bloqueo

Answer 3

Hay que distinguir entre dos efectos diferentes:

1. La energía inductiva almacenada en las bobinas del motor, que generan impulsos de tensión "flyback" cuando se desconecta la corriente
2. El EMF posterior del motor, que (cuando el puente está apagado) es simplemente el EMF del motor actuando como un generador.

Los diodos flyback se limitan a devolver los picos inductivos a la alimentación en lugar de generar una tensión excesiva que podría destruir los transistores. La energía involucrada es normalmente relativamente pequeña y tiene poco efecto en un motor de rueda libre. (Y si lo hace, el efecto se puede minimizar utilizando los trucos de snubber en la respuesta de Jack).

El campo electromagnético de retorno, o campo electromagnético del generador, depende de la velocidad y, por lo general, será menor que la tensión de alimentación. Por lo tanto, si simplemente se apaga el puente, dejando que el motor gire libremente, la FEM generada no es lo suficientemente alta como para encender cualquiera de los diodos, y el motor normalmente girará libremente - con dos excepciones importantes.

1. Si además se elimina la tensión de alimentación del puente, el generador alimentará el circuito a través de los diodos. (Una forma de frenado regenerativo es utilizar un convertidor de refuerzo para cargar la batería mientras esto sucede). Pero como no quieres frenar, puedes evitarlo manteniendo el puente alimentado incluso cuando todos sus transistores están apagados.
2. Si el motor está siendo impulsado por su eje -por ejemplo, un coche que corre cuesta abajo- más rápido que su velocidad máxima, el CEM generado puede superar la tensión de alimentación, encendiendo los diodos. Esto aumentará la tensión de alimentación y cargará la batería o posiblemente destruirá otros componentes electrónicos de la alimentación.