[發(fā)明專利]一種基于電壓脈寬調(diào)制技術的電磁閥高動態(tài)高頻響控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010014346.2
• 申請日: 2020-01-07
• 公開（公告）號: CN111810698B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發(fā)明（設計）人: 鐘麒;汪謝樂;何賢劍;王軍;孫造詣;李研彪;陳波;孫鵬
• 申請（專利權）人: 浙江工業(yè)大學
• 主分類號: F16K31/06
• 分類號: F16K31/06
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

本發(fā)明公開了一種基于電壓脈寬調(diào)制技術的電磁閥高動態(tài)高頻響控制方法。本發(fā)明將電磁閥單個工作周期劃分預加載激勵階段、預加載維持階段、開啟階段、反向激勵階段、開啟維持階段、關閉階段、關閉維持階段。本發(fā)明采用單電壓源，在預加載階段先采用經(jīng)占空比為100％的高頻方波信號調(diào)制后的電壓源激勵，電流上升速率更大，電流將更快的上升至預加載電流狀態(tài)，使預加載激勵階段耗時更短；而后使電流維持在預加載電流狀態(tài)。本方法在反向激勵階段采用經(jīng)占空比為?100％的高頻方波信號調(diào)制后的電壓源激勵，快速將電流降低至維持電流；本發(fā)明不僅降低了工作周期內(nèi)的平均電流大小，降低了電磁能耗，還使得電磁閥可以適應更好的啟閉工況。

技術領域

本發(fā)明涉及電磁閥控制領域，具體涉及一種基于電壓脈寬調(diào)制技術的電磁閥高動態(tài)高頻響控制方法。

背景技術

在電磁閥中，安匝數(shù)和工作氣隙對電磁鐵的電磁力影響最大。安匝數(shù)即線圈匝數(shù)與單圈線圈中電流的乘積。在磁通量未飽和的情況下，電流越大，電磁力越大；工作氣隙越小，電磁力越大。由于電磁閥在開啟時往往是電磁鐵中工作氣隙最大的時候，而關閉時往往是電磁鐵中工作氣隙最小的時候，因此開啟電流比關閉電流大。

已有技術中高頻電磁閥領域采用多電壓源方式以達到高頻控制功能，專利[CN201610015304.4]中采用高電壓源作為激勵電壓，使電磁閥在短時間內(nèi)開啟；穩(wěn)壓電源提供維持電壓，使電流保持在一個略大于關閉電流的值；負電壓源提供一個較大的反向電壓，使電流在短時間下降至關閉電流。三段式電壓方法使電磁閥工作頻率加快。

然而，該控制方法存在著一些不足。首先，多電壓源使得系統(tǒng)的工況變得復雜，會產(chǎn)生較大誤差。其次，該控制方法中各段電壓的切換時間是根據(jù)系統(tǒng)電路中實際電流數(shù)值與理論電流數(shù)值的大小關系而確定的，這會產(chǎn)生一個問題：在高速電磁閥中，由于電磁閥的動態(tài)特性較弱，電磁鐵的電流動態(tài)特性較好，該方法會導致電磁閥閥芯處在運動狀態(tài)時切換電壓源，從而降低電磁閥開啟和關閉時的動態(tài)特性。具體為在電磁閥開啟階段，會出現(xiàn)電流快速上升到了開啟電流，而電磁鐵卻還在運動，即未完全開啟，此時就切換電壓源，會降低開啟階段的動態(tài)特性。在電磁閥的關閉階段，會出現(xiàn)電流已經(jīng)降低到關閉電流以下，而電磁鐵閥芯還處在緩慢回復的關閉運動狀態(tài)中，此時若將反向電壓源切換成零電壓源，則會降低其關閉階段的動態(tài)特性。且多電壓源的控制方式容易在電源切換時造成短路等重大事故。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述難點，本發(fā)明提出了一種基于電壓脈寬調(diào)制技術的電磁閥高動態(tài)高頻響控制方法。

本發(fā)明公開了一種基于電壓脈寬調(diào)制技術的電磁閥高動態(tài)高頻響控制方法，所述電磁閥的線圈通過電流檢測器與電壓源相連，電壓源與占空比控制器相連，占空比控制器與控制器相連，壓力傳感系統(tǒng)與電磁閥各工作口連接實時獲取電磁閥各工作口的壓力狀態(tài)；控制器與壓力傳感系統(tǒng)相連實時獲取壓力傳感系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，控制器包括控制信號產(chǎn)生單元，控制信號產(chǎn)生單元產(chǎn)生控制信號；

所述控制方法包括如下步驟：

預加載激勵階段：在控制信號上升沿到來之前，根據(jù)預加載階段的持續(xù)時間，控制器提前觸發(fā)占空比控制器，占空比控制器輸出占空比為100％的高頻方波信號給電壓源，電壓源輸出占空比為100％的電壓方波，預加載激勵階段后線圈電流剛好達到預加載電流，預加載電流值略小于開啟電流；

預加載維持階段：控制器觸發(fā)占空比控制器，占空比控制器輸出占空比為α的高頻方波信號給電壓源，電壓源開始輸出占空比為α的電壓方波，其中0α1，在此維持電壓的作用下，線圈電流一直圍繞在預加載電流值做高頻小幅波動，即到達預加載電流狀態(tài)；