[发明专利]动态螺线管驱动占空比调整

说明书

螺线管驱动液体泵的性能可能非常依赖于输入电压的大小和稳定性，不理想的输入功率导致泵的效率损失和潜在损坏。提供给泵的驱动信号的脉冲宽度可以被以持续时间调整以便补偿不理想的输入电压，该驱动信号使螺线管交替地通电以使液体通过泵。泵的驱动控制模块收集电压信息，基于该电压信息确定改进的脉冲宽度，然后基于改进的脉冲宽度提供驱动信号。以这种方式操作，尽管输入电压和非正弦输入电压都存在显著差异，但泵可以以峰值效率或接近峰值效率运行，并且不需要定制的部件或适配器。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年9月14日提交的名称为“Dynamic Solenoid Drive Duty CycleAdjustment”的美国临时专利申请No.62/558,486的权益，其内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开涉及一种系统和方法，用于动态调整驱动占空比以解决泵的功率输入的变化条件。

背景技术

正排量螺线管驱动泵通过激励线圈以产生使轴在泵内移动的磁场而操作。轴在泵腔室内的运动可以通过例如附接到轴上的柱塞或隔膜的移动置换腔室内的液体或气体，所述柱塞或隔膜的移动将液体经由入口止回阀抽入泵送腔室或者迫使液体经由出口止回阀从泵送腔室流出。由柱塞或隔膜本身引起的位移产生低压区域，使入口止回阀脱离，以允许液体进入泵送腔室，或者通过迫使出口止回阀由于腔室中的高压而打开从而迫使液体从腔室流出。这是由于隔膜的膨胀和收缩或者腔室内柱塞的位移引起的，这改变了腔室的总容积，从而产生了低压区域或迫使液体从腔室中流出。当在进入冲程期间轴相对于腔室沿第一方向移动时，腔室的容积增加并且在腔室内产生低压区域。结果，由于压力平衡，入口止回阀允许水流入腔室。当轴在排出冲程期间沿第二方向和相反方向移动时，腔室的容积减小。结果，入口止回阀关闭，水被推出出口止回阀。

通常，产生磁场的线圈的输入电压以及所产生的进入冲程或排出冲程是特定装置中泵可用的电源的供电电压的导数。例如，这可以包括针对不同应用(例如，永久安装对比于临时安装)、不同的地理位置(例如，在美国国内对比于欧洲之内)、以及不同电源(例如，电网对比于发电机或电池)的不同输入电压。线圈需要特定量的能量来执行完整的进入冲程或排出冲程。较低的供电电压通常需要具有较长的驱动信号持续时间以完全接合轴，而较高的供电电压则需要较短持续时间的驱动信号以完全接合轴。精确的轴接合是理想的，并且可以有助于泵的性能、效率和寿命。

除了稳定输入电压的变化之外，一些电源可能具有噪声或不稳定的功率输入，从而导致非正弦电压波形。由嘈杂波形传递的总能量可能与由相等峰峰值电压的净(clean)波形传递的总能量不同。结果，连接到这种电源的电磁泵可能需要更长或更短持续时间的驱动信号，以便与连接到具有净正弦波形的电源的类似泵相比完全接合(fully engage)。

驱动信号的持续时间应尽可能短，同时仍然完全接合螺线管，以便减少热升高并提高泵效率。通常，用于解决非正弦波形或稳定电压失配的解决方案是为每个电压区域或应用创建不同的电源和电子器件，或者包括产生恒定DC电压的通用电源，以便无论有我无人如何都驱动螺线管。这些解决方案可能会增加设计、开发和认证泵的成本(例如，必须针对每种场景设计并单独认证多个泵而不是设计单个通用泵)，以及制造、销售和维护泵的成本(例如，制造商或供应商必须为每个地区和场景建造不同的泵，以不同的方式销售它们，为每一个提供不同的手册和维护服务等)。因此，需要一种用于基于不依赖于场景特定电源或通用DC电源的输入电压来调整泵驱动信号持续时间的系统和方法。

发明内容

所公开的用于基于输入电压调整泵驱动信号持续时间的系统和方法包括轴驱动泵，其具有驱动控制模块，该驱动控制模块被配置为基于输入电压确定适当的驱动信号持续时间。在一些实施方式中，驱动控制模块被配置为基于均方误差计算来测量输入电压并确定其是净的(例如，正弦的)还是脏的(dirty)(例如，非正弦的)。基于该确定结果，驱动控制模块可以选择用于确定适当脉冲宽度的净功率方程，或用于确定适当脉冲宽度的脏功率方程。