[發明專利]一種電磁閥高動態高頻響控制系統及其方法

在審

• 申請號: 202010014362.1
• 申請日: 2020-01-07
• 公開（公告）號: CN111810700A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 鐘麒;孫造詣;何賢劍;王軍;汪謝樂;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

1.一種電磁閥高動態高頻響控制系統，其特征在于包括預加載高電壓源(1)、預加載穩電壓源(2)、高電壓源(3)、反向電壓源(4)、穩電壓源(5)、負電壓源(6)、零電壓源(7)、高速切換開關(8)、電流檢測器(9)、電磁閥(10)、壓力傳感系統(11)和控制器(12)；

所述高速切換開關(8)含有八個接觸頭，其中第一接觸頭(8-1)與預加載高電壓源(1)相連，第二接觸頭(8-2)與預加載穩電壓源(2)相連，第三接觸頭(8-3)與高電壓源(3)相連，第四接觸頭(8-4)與反向電壓源(4)相連，第五接觸頭(8-5)與穩電壓源(5)相連，第六接觸頭(8-6)與負電壓源(6)相連，第七接觸頭(8-7)與零電壓源(7)相連，第八接觸頭(8-8)與電流檢測器(9)相連；電流檢測器(9)與電磁閥(10)的線圈相連，壓力傳感系統(11)與電磁閥相連實時獲得電磁閥各工作口的壓力狀態；控制器(12)與壓力傳感系統相連，所述控制器(12)包含控制信號產生單元；所述控制器(12)的輸出端口與高速切換開關相連并可控制第八接觸頭(8-8)與其余7個接觸頭的接觸狀態。

2.根據權利要求1所述的電磁閥高動態高頻響控制系統，其特征在于所述的控制信號產生單元產生的控制信號為方波信號，方波信號的占空比即電磁閥目標開啟時間和周期時間比。

3.根據權利要求1所述的電磁閥高動態高頻響控制系統，其特征在于所述的控制器(12)實時獲取控制信號產生單元產生的控制信號的占空比、頻率、上升沿時刻和下降沿時刻。

4.一種如權利要求1所述系統的控制方法，其特征在于包括如下步驟：

控制器產生控制信號，在控制信號上升沿到來之前，控制器根據當前線圈電流狀態和線圈的參數計算出采用預加載激勵電壓將線圈電流提高至預加載電流所需的時間，并將該時間作為預加載激勵階段的持續時間；根據預加載激勵階段的持續時間，控制器提前將第八接觸頭與第一接觸頭連通進入預加載激勵階段；在預加載高電壓源的作用下，線圈電流達到預加載電流值；

達到預加載電流值后，控制器控制第八接觸頭與第二接觸頭連通進入預加載維持階段，在預加載穩電壓源作用下，電流一直維持在預加載電流狀態；

控制信號上升沿到來時，控制器控制第八接觸頭與第三接觸頭連通進入開啟階段，線圈在高電壓源的激勵下，電流迅速上升，隨后閥芯開始移動，電磁閥進入開啟階段；高電壓源繼續維持直至確保電磁閥完全打開；

然后控制器控制第八接觸頭與第四接觸頭連通進入反向激勵階段；控制器根據線圈參數、當前線圈電流算出在反向電壓源作用下，線圈電流從開啟階段結束后的電流下降到維持電流所需的時間，該時間為反向激勵階段的持續時間；在反向電壓源的作用下，線圈電流快速下降，電流降低至一個大于關閉電流設定比例的維持電流狀態，以保持電磁閥開啟狀態；

之后控制器控制第八接觸頭與第五接觸頭連通進入維持階段，在穩電壓源的作用下，線圈電流一直穩定在維持電流狀態，以保持電磁閥開啟狀態；

控制信號下降沿到來時，控制器控制第八接觸頭與第六接觸頭連通進入關閉階段，在負電壓源的作用下，電流迅速下降至關閉電流，此時電磁閥開始關閉，負電壓源繼續激勵，直至電流降低至0；

控制器控制第八接觸頭與第七接觸頭連通進入關閉維持階段，在零電壓源的作用下，線圈中一直保持零電流狀態，直至下一個周期的到來。

5.根據權利要求4所述的控制方法，其特征在于所述預加載高電壓源(1)電壓與所述高電壓源(4)電壓相等，預加載電流小于開啟電流設定比例。

6.根據權利要求4所述的控制方法，其特征在于所述預加載穩電壓源的大小等于預加載開啟電流和線圈電阻的乘積。

7.根據權利要求4所述的控制方法，其特征在于穩電壓源的電壓數值大于電磁閥線圈電阻與關閉電流的乘積。

8.根據權利要求4所述的控制方法，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：控制器根據當前電磁閥電流、線圈電阻和電感，計算線圈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。