[发明专利]一种基于电压脉宽调制技术的电磁阀快速运动驱动方法

说明书

本发明公开了一种基于电压脉宽调制技术的电磁阀快速运动驱动方法。本发明将电磁阀单个工作周期划分预加载激励阶段、预加载维持阶段、开启阶段、开启维持阶段、关闭阶段、关闭维持阶段。本发明采用单电压源，在预加载阶段先采用经占空比为100％的高频方波信号调制后的电压源激励，电流上升速率更大，电流将更快的上升至预加载电流状态，使预加载激励阶段耗时更短；而后使电流维持在预加载电流状态。本方法可以保证电磁阀阀芯完成预期工作行程，并保证在开启阶段转换到开启维持阶段的瞬时，阀芯处于静止状态，可以进一步提高电磁阀开启阶段的动态特性，本发明适用于一些开关频率更高的场合。

技术领域

本发明涉及电磁阀控制领域，具体涉及一种基于电压脉宽调制技术的电磁阀快速运动驱动方法。

背景技术

在电磁阀中，安匝数和工作气隙对电磁铁的电磁力影响最大。安匝数即线圈匝数与单圈线圈中电流的乘积。在磁通量未饱和的情况下，电流越大，电磁力越大；工作气隙越小，电磁力越大。由于电磁阀在开启时往往是电磁铁中工作气隙最大的时候，而关闭时往往是电磁铁中工作气隙最小的时候，因此开启电流比关闭电流大。

已有技术中高频电磁阀领域采用多电压源方式以达到高频控制功能，专利[CN201610015304.4]中采用高电压源作为激励电压，使电磁阀在短时间内开启；稳压电源提供维持电压，使电流保持在一个略大于关闭电流的值；负电压源提供一个较大的反向电压，使电流在短时间下降至关闭电流。三段式电压方法使电磁阀工作频率加快。

然而，该控制方法存在着一些不足。首先，多电压源使得系统的工况变得复杂，会产生较大误差。其次，该控制方法中各段电压的切换时间是根据系统电路中实际电流数值与理论电流数值的大小关系而确定的，这会产生一个问题：在高速电磁阀中，由于电磁阀的动态特性较弱，电磁铁的电流动态特性较好，该方法会导致电磁阀阀芯处在运动状态时切换电压源，从而降低电磁阀开启和关闭时的动态特性。具体为在电磁阀开启阶段，会出现电流快速上升到了开启电流，而电磁铁却还在运动，即未完全开启，此时就切换电压源，会降低开启阶段的动态特性。在电磁阀的关闭阶段，会出现电流已经降低到关闭电流以下，而电磁铁阀芯还处在缓慢回复的关闭运动状态中，此时若将反向电压源切换成零电压源，则会降低其关闭阶段的动态特性。

发明内容

为了解决上述难点，本发明提出了一种基于电压脉宽调制技术的电磁阀快速运动驱动方法。

本发明公开了一种基于电压脉宽调制技术的电磁阀快速运动驱动方法，所述电磁阀的线圈通过电流检测器与电压源相连，电压源与占空比控制器相连，占空比控制器与控制器相连，压力传感系统与电磁阀各工作口连接实时获取电磁阀各工作口的压力状态；控制器与压力传感系统相连实时获取压力传感系统中的数据，控制器包括控制信号产生单元，控制信号产生单元产生控制信号；

所述控制方法包括如下步骤：

预加载激励阶段：在控制信号上升沿到来之前，根据预加载阶段的持续时间，控制器提前触发占空比控制器，占空比控制器输出占空比为100％的高频方波信号给电压源，电压源输出占空比为100％的电压方波，预加载激励阶段后线圈电流刚好达到预加载电流，预加载电流值略小于开启电流；

预加载维持阶段：控制器触发占空比控制器，占空比控制器输出占空比为α的高频方波信号给电压源，电压源开始输出占空比为α的电压方波，其中0α1，在此维持电压的作用下，线圈电流一直围绕在预加载电流值做高频小幅波动，即到达预加载电流状态；

开启阶段：当控制信号上升沿到来时，控制器触发占空比控制器，占空比控制器输出占空比为100％的高频方波信号给电压源，电压源输出占空比为100％的电压方波，线圈在占空比为100％的电压方波的激励下，电流迅速上升，由于电流在控制信号上升沿到来前就已经在预加载电流数值上小幅波动，在占空比为100％的电压方波的激励下，电流将在短时间内上升至开启电流，此时，电磁阀阀芯开启移动，进入开启阶段，继续维持电压源的激励直至确保电磁阀完全开始；