[發明專利]一種電磁機構磁鏈閉環控制方法

有效

• 申請號: 201910096409.0
• 申請日: 2019-01-31
• 公開（公告）號: CN109712846B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發明（設計）人: 許志紅;張長坤
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H01H47/22
• 分類號: H01H47/22;H01H47/32;H01H47/00;H01H47/02;H01H9/54;F16K31/06;H01F7/06;H01F7/18
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

1.一種電磁機構磁鏈閉環控制方法，其特征在于：包括電磁機構、電流控制器、以及磁鏈控制器，其中所述電磁機構包括動鐵心、靜鐵心以及線圈；所述電磁機構采用脈寬調制控制方式的線圈驅動電路控制；

其中，線圈驅動電路的工作狀態包括：勵磁狀態、續流狀態和負壓狀態；交流或直流控制電源輸入線圈驅動電路，經整流濾波后得到母線電壓；當線圈驅動電路工作在勵磁狀態時，母線電壓經開關管施加在線圈兩端；當線圈驅動電路工作在續流狀態時，線圈兩端電壓接近零；當線圈驅動電路工作在負壓狀態時，在線圈兩端施加反向電壓，迅速降低線圈電流，減小磁能；

其中，電磁機構的工作過程包括：動靜鐵心閉合過程和動靜鐵心分斷過程，其中動靜鐵心閉合過程包括檢測階段、觸動階段、吸合運動階段和保持階段；在電磁機構的動靜鐵心閉合過程中依次經歷檢測階段、觸動階段、吸合運動階段和保持階段；

在檢測階段中，線圈驅動電路首先在勵磁狀態和續流狀態間切換工作，使線圈電流快速上升并維持在較低值，并計算線圈電阻，待線圈電阻計算完成后，線圈驅動電路進入負壓狀態使線圈電流迅速降低為零，此后將進入觸動階段；

在觸動階段中，線圈驅動電路回復至勵磁狀態使線圈電流快速上升至觸動電流值并持續計算磁鏈，當線圈電流達到觸動值時，將此時的磁鏈值作為參考值輸入至磁鏈控制器中，此后電磁機構將進入吸合運動階段；

在吸合運動階段中，線圈驅動電路在勵磁狀態和續流狀態間切換工作，并根據母線電壓、電流控制器輸出的占空比、線圈電流和線圈電阻計算磁鏈并判斷電磁機構狀態；當電磁機構處于穩態時由電流控制器維持線圈電流保持穩定，當電磁機構處于暫態時，通過磁鏈控制器調節線圈電流參考值并由電流控制器使線圈電流快速跟蹤參考值；

在保持階段中，電磁機構動靜鐵心穩定閉合，電磁機構始終處于穩態，線圈電流通過電流控制器保持穩定；

在電磁機構的動靜鐵心分斷過程，線圈驅動電路持續工作在負壓狀態，使線圈電流在動靜鐵心分離前下降至零，分斷過程不受電磁力的影響，使動鐵心在分斷過程得到充分的加速。

2.根據權利要求1所述的一種電磁機構磁鏈閉環控制方法，其特征在于：在電磁機構的動靜鐵心閉合過程的檢測階段，線圈電阻的計算采用下式：

式中，R_coil為線圈電阻，U_ave為一個開關周期施加在線圈兩端的平均電壓，i_coil為線圈電流。

3.根據權利要求1所述的一種電磁機構磁鏈閉環控制方法，其特征在于：磁鏈Ψ的計算采用下式：

Ψ＝∑ΔΨ；

式中，ΔΨ為一個開關周期的磁鏈變化量，U_ave為一個開關周期施加在線圈兩端的平均電壓，i_coil為線圈電流，R_coil為線圈電阻，T_S為開關周期，S為電磁機構狀態標識，S＝1表示電磁機構處于暫態，S＝0表示電磁機構處于穩態。

4.根據權利要求3所述的一種電磁機構磁鏈閉環控制方法，其特征在于：電磁機構的狀態采用磁鏈變化量的高頻分量(ΔΨ)_HPF來判別，判別式為：

即，當|(ΔΨ)_HPF|≤ε時，電磁機構處于穩態，狀態標識S置0；當|(ΔΨ)_HPF|＞ε時，電磁機構處于暫態，狀態標識S置1。

5.根據權利要求1所述的一種電磁機構磁鏈閉環控制方法，其特征在于：當電磁機構動靜鐵心穩定閉合后同時實時計算線圈電阻，監測線圈溫度，當電磁機構線圈的溫度超過限制值時發出警報。