[發明專利]一種基于電壓脈寬調制技術的電磁閥快速運動驅動方法

有效

• 申請號: 202010014349.6
• 申請日: 2020-01-07
• 公開（公告）號: CN111828714B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（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

1.一種基于電壓脈寬調制技術的電磁閥快速運動驅動方法，其特征在于：所述電磁閥（4）的線圈通過電流檢測器（3）與電壓源（2）相連，電壓源（2）與占空比控制器（1）相連，占空比控制器（1）與控制器相連，壓力傳感系統（5）與電磁閥（4）各工作口連接實時獲取電磁閥各工作口的壓力狀態；控制器（6）與壓力傳感系統（5）相連實時獲取壓力傳感系統（5）中的數據，控制器包括控制信號產生單元，控制信號產生單元產生控制信號；

所述驅動方法包括如下步驟：

預加載激勵階段：在控制信號上升沿到來之前，根據預加載階段的持續時間，控制器提前觸發占空比控制器，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，在該電壓的激勵下，電流快速上升，直到電流達到設定的預加載電流，此時預加載激勵階段結束；預加載電流略小于開啟電流；

預加載維持階段：控制器觸發占空比控制器，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數值上做高頻小幅波動，即達到預加載電流狀態；

開啟階段：當控制信號上升沿到來時，控制器觸發占空比控制器，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，線圈在占空比為100%的電壓方波的激勵下，電流迅速上升，由于電流在控制信號上升沿到來前就已經在預加載電流數值上小幅波動，在占空比為100%的電壓方波的激勵下，電流將在短時間內上升至開啟電流，此時，電磁閥閥芯開啟移動，進入開啟階段，繼續維持電壓源的激勵直至確保電磁閥完全開啟；

開啟維持階段：然后控制器觸發占空比控制器，占空比控制器輸出占空比為β的高頻方波信號給電壓源，電壓源開始輸出占空比為β的電壓方波，其中0β1，電流逐漸下降，并最終圍繞在維持電流數值上做高頻小幅波動，維持電流略大于關閉電流，以保持電磁閥開啟狀態；

關閉階段：當控制信號下降沿到來時，控制器觸發占空比控制器，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，在占空比為-100%的電壓方波的激勵下，線圈電流迅速降低至關閉電流，此時閥芯開始運動，進行復位，電壓源繼續激勵，直至電流降至0；

關閉維持階段：控制器觸發占空比控制器，占空比控制器輸出占空比為0的高頻方波信號給電壓源，電壓源開始輸出占空比為0的電壓方波，即不供電；直到下一個預加載階段到來。

2.根據權利要求1所述的基于電壓脈寬調制技術的電磁閥快速運動驅動方法，其特征在于所述預加載維持階段中，電壓源輸出的占空比為α的高頻電壓方波信號，經調制后的等效電壓數值小于電磁閥線圈電阻與開啟電流的乘積。

3.根據權利要求1所述的基于電壓脈寬調制技術的電磁閥快速運動驅動方法，其特征在于占空比為β的高頻電壓方波信號經調制后的等效電壓數值大于電磁閥線圈電阻與關閉電流的乘積。

4.根據權利要求1所述的基于電壓脈寬調制技術的電磁閥快速運動驅動方法，其特征在于所述開啟階段的持續時間等于該電磁閥在0電流狀態下，采用經占空比為100%的高頻電壓方波信號調制后的電壓源激勵電磁閥至完成行程所需時間，以確保電磁閥完全開始。

5.根據權利要求1所述的基于電壓脈寬調制技術的電磁閥快速運動驅動方法，其特征在于所述的預加載激勵階段所需的持續時間的計算過程為：控制器根據當前驅動電壓、電磁閥電流、線感電阻和電感，計算線圈當前電流上升至預加載電流所需的時間，作為預加載激勵階段的持續時間。

6.根據權利要求1所述的基于電壓脈寬調制技術的電磁閥快速運動驅動方法，其特征在于所述的預加載維持階段所需的持續時間為1~2ms。