[發(fā)明專利]一種高速開關(guān)閥復(fù)合PWM控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811114816.1
• 申請日: 2018-09-25
• 公開（公告）號: CN109058562B
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高強(qiáng);朱玉川;羅樟
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué);南京航啟電液控制設(shè)備有限公司
• 主分類號: F16K31/06
• 分類號: F16K31/06;B60T15/02
• 代理公司: 32204 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 張弛

本發(fā)明公開一種高速開關(guān)閥復(fù)合PWM控制方法，其特征在于：將高速開關(guān)閥閥芯的動作過程定義為四個(gè)階段，包括：閥芯開啟階段、閥芯最大開口維持階段、閥芯關(guān)閉階段以及閥芯關(guān)閉維持階段。在閥芯開啟階段控制，通過控制激勵(lì)PWM的占空比使閥芯可靠開啟；在閥芯最大開口維持階段，通過控制高頻PWM的占空比使線圈電流處于最優(yōu)值，保證線圈功率損耗最低；在閥芯關(guān)閉階段，通過控制反向PWM的占空比加速線圈電流卸荷，減小閥芯關(guān)閉時(shí)間。本發(fā)明所設(shè)計(jì)的復(fù)合PWM信號與常規(guī)PWM信號類似，僅通過一個(gè)硬件數(shù)字口輸出信號，具有高響應(yīng)、低功耗與低成本的優(yōu)勢。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及高速開關(guān)閥的驅(qū)動控制方法，尤其涉及一種高速開關(guān)閥復(fù)合PWM控制方法

背景技術(shù)：

高速開關(guān)閥作為數(shù)字液壓系統(tǒng)中的核心元件，其閥芯為錐閥或球閥形式，且僅工作在全開或全關(guān)狀態(tài)，主要的調(diào)制方式包括編碼調(diào)制(Pulse Code Modulation,PCM)、脈寬調(diào)制(Pulse Width Modulation,PWM)以及脈數(shù)調(diào)制(Pulse Number Modulation,PNM)，相對于伺服閥，高速開關(guān)閥具有無零漂、無泄漏以及可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，在航空發(fā)動機(jī)，飛機(jī)剎車以及汽車液壓制動等領(lǐng)域得到了一定的應(yīng)用。

目前，高速開關(guān)閥一般采用單一PWM的控制方法，該方法存在功耗大和響應(yīng)速度慢的缺陷。而提高高速開關(guān)閥響應(yīng)速度和降低功耗的一項(xiàng)公知的技術(shù)是多電壓控制方法，但該方法需要多種不同電壓幅值的開關(guān)電源以及專用的電壓控制板，硬件成本較高。因此，最直接簡單有效的辦法就是從數(shù)字信號產(chǎn)生的機(jī)理出發(fā)，通過對不同功能的PWM信號進(jìn)行合成，以實(shí)現(xiàn)高速開關(guān)閥的高響應(yīng)、低功耗與低成本的控制。在多PWM控制方法的研究方面，中國專利CN105805392公開的一種提升高速開關(guān)電磁閥響應(yīng)速度的控制方法，該發(fā)明在閥芯維持階段通過控制PWM的頻率和維持占空比來降低線圈功耗，但該發(fā)明并沒有降低閥芯延遲時(shí)間，且維持占空比是通過大量的測試數(shù)據(jù)得到，實(shí)施難度大，且無法適應(yīng)供油壓力變化的工況。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題而提供一種高速開關(guān)閥復(fù)合PWM控制方法，該控制方法能夠在閥芯開啟階段保證閥芯可靠開啟、在閥芯維持最大開口階段降低功耗以及在閥芯關(guān)閉階段減小關(guān)閉延遲時(shí)間。

本發(fā)明所采用的如下技術(shù)方案：

一種高速開關(guān)閥復(fù)合PWM控制方法，其特征在于：高速開關(guān)閥閥芯的動作包括：閥芯開啟階段、閥芯最大開口維持階段、閥芯關(guān)閉階段以及閥芯關(guān)閉維持階段；閥芯開啟階段為閥芯從關(guān)閉狀態(tài)運(yùn)動至剛到達(dá)最大開口狀態(tài)；閥芯最大開口維持階段為閥芯在一段時(shí)間內(nèi)處于最大開口狀態(tài)；閥芯關(guān)閉階段為閥芯從最大開口狀態(tài)運(yùn)動至剛到達(dá)關(guān)閉狀態(tài)；閥芯關(guān)閉維持階段為閥芯在一段時(shí)間內(nèi)處于關(guān)閉狀態(tài)；

提供復(fù)合PWM控制信號，復(fù)合PWM控制信號包括基準(zhǔn)PWM、激勵(lì)PWM、高頻PWM以及反向PWM；

所述基準(zhǔn)PWM的頻率f₁與占空比τ₁分別用于控制高速開關(guān)閥的開關(guān)頻率和平均輸出流量；

所述激勵(lì)PWM的頻率f₂與f₁相同，而占空比τ₂用于在閥芯開啟階段控制閥芯開啟；

所述高頻PWM的頻率f₃和占空比τ₃用于在閥芯最大開口維持階段控制閥芯運(yùn)動到位時(shí)的電流大小；

所述反向PWM的頻率f₄與占空比τ₄用于在閥芯關(guān)閉階段加速線圈電流卸荷以減小閥芯關(guān)閉時(shí)間；