[發明專利]一種改善高速開關電磁閥比例特性的PWM控制方法

有效

• 申請號: 201610356795.9
• 申請日: 2016-05-20
• 公開（公告）號: CN105889603B
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發明（設計）人: 夏光;杜克;吳恵;謝海;涂波濤;施信信;郭東云;滑楊瑩;汪韶杰
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: F16K31/06
• 分類號: F16K31/06
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司34101
• 代理人: 陸麗莉,何梅生

技術領域

本發明涉及一種高速開關電磁閥的驅動方法，具體地說是一種改善高速開關電磁閥比例特性的PWM控制方法。

背景技術

高速開關電磁閥的基本工作原理是基于外部輸入脈寬調制(Pulse Width Modulation,PWM)控制信號控制閥內的電磁鐵產生或消除電磁吸力，以帶動閥芯進行往返運動的同時，使得閥口處于開或關狀態，從而實現了閥口處液流的通斷控制，在高頻PWM控制信號可實現類似比例閥的閥口開度比例控制功能，稱之為高速開關電磁閥的比例功能特性。

國產的高速開關閥在性能、品質方面受生產技藝限制，在PWM控制信號下對閥口開度進行比例控制時，比例可控范圍有限且閥口較易全開或全關，有效控制占空比范圍小，一般在30％～55％。

高速開關電磁閥結構的參數主要包括線圈電阻、線圈匝數、彈簧剛度、初始工作氣隙、等，在保證高速開關閥正常開啟、關閉、具有比例控制功能的前提下，線圈匝數和線圈電阻參數主要影響有效占空比工作區間，對電磁閥比例控制范圍和有效占空比范圍影響很小，改變彈簧剛度和初始工作氣隙參數可在一定程度上拓寬電磁閥比例控制范圍和有效控制占空比范圍，但是改善效果甚微。因而通過對這些結構參數的適當調整對高速開關電磁閥的比例控制范圍和有效控制占空比范圍的拓寬效果甚微，還需要對高速開關電磁閥的設計參數進行修改，因此，實用性不強。

因而，目前高速開關電磁閥的比例控制功能存在比例可控范圍小和有效占空比范圍較小的弊端，通過對電磁閥的結構參數調整也很難明顯改善其比例特性，且成本較高，調節過程復雜，不利于產品的推廣應用。

發明內容

本發明為避免上述現有技術所存在的不足之處，提出一種改善高速開關電磁閥比例特性的PWM控制方法，以期能有效拓寬高速開關電磁閥的比例控制范圍和有效控制占空比范圍，提高高速開關電磁閥所控制的流量和壓力的比例控制范圍，實現對閥口開度更精細的調節及對流量和壓力更精確的調節，從而提高高速開關閥的比例控制功能。

本發明為解決技術問題采用如下技術方案：

本發明一種改善高速開關電磁閥比例特性的PWM控制方法的特點是：在所述高速開關電磁閥作為比例控制功能使用時，設置所述高速開關電磁閥的PWM控制信號的頻率為比例頻率f_P，設置所述高速開關電磁閥的PWM控制信號的高電平為比例高電平V_PH，設置所述高速開關電磁閥的PWM控制信號的低電平為比例低電平V_PL。

本發明所述PWM控制方法的特點也在于：

所述比例頻率f_P為所述高速開關電磁閥在正常工作頻率范圍內的最大頻率值；

所述比例高電平V_PH為所述高速開關電磁閥的額定工作電壓；

所述比例低電平V_PL是通過壓力比例調節試驗方法確定其取值范圍。

所述壓力比例調節試驗方法是按如下步驟進行：

步驟1、將所述高速開關電磁閥接入電磁閥液壓試驗臺系統，設置所述PWM控制信號的頻率為所述比例頻率f_P，設置所述PWM控制信號的高電平為所述比例高電平V_PH，設置所述PWM控制信號的低電平V_L為0V；

步驟2、定義占空比調節步距為Δλ、電壓調節步距為ΔV、所述低電平V_L的調節次數為n，并初始化Δλ＝α、ΔV＝β、n＝1；

步驟3、以所述PWM控制信號的低電平V_L為0V作為第n-1次調節的低電平設置PWM控制信號的占空比為0，按照占空比調節步距Δλ逐步增大所述第n-1次調節的PWM控制信號的占空比，并記錄所述高速開關電磁閥所控制的電磁閥液壓試驗臺系統的相應壓力變化情況，當所述高速開關電磁閥所控制的電磁閥液壓試驗臺系統的壓力開始增大時，標記第n-1次調節時壓力開始增大時刻所對應的PWM控制信號的占空比為并繼續按照占空比調節步距Δλ逐步增大所述第n-1次調節的PWM控制信號的占空比；當所述高速開關電磁閥所控制的電磁閥液壓試驗臺系統的壓力開始維持不變時，停止增大PWM控制信號的占空比；