[实用新型]一种电磁阀高动态控制系统

说明书

本实用新型公开了一种电磁阀高动态控制系统。系统包括预加载电压源、高电压源、稳电压源、负电压源、零电压源、高速切换开关、电流检测器、电磁阀、压力传感系统和控制器；通过在电磁阀预期启闭时刻前，提前加载电压，使线圈电流保持在一个略小于开启电流的状态(开启阶段)，或保持在一个略大于关闭电流的状态(关闭阶段)，因此，大幅降低了启闭滞后时间。在开启阶段，采用高电压源激励，使电流快速上升，减小了开启阶段的运动时间；在关闭阶段，采用负电压源激励，使电流快速下降到0，减小了关闭阶段的运动时间。

技术领域

本实用新型涉及电磁阀控制领域，具体涉及一种电磁阀高动态控制系统。

背景技术

在电磁阀的驱动中，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。

目前液压领域的电磁阀大多采用单电压控制，即在预期开启时刻，接通驱动电压，使电磁阀线圈电流增大，直至电磁力足以克服各类阻力时，电磁阀开启；电磁阀开启滞后，线圈继续保持电压激励状态，因此线圈电流持续增大，直至当前驱动电压所能达到的最大电流值，直到预期关闭时刻到来，此时，驱动电压断开，线圈电流在无电压激励的情况下自然下降，电磁力也随之下降，直至电磁力不足以克服回复力，此时，电磁阀阀芯开始做复位运动。该方法控制简单，通过调节驱动电压的频率来实现电磁阀开关的频率，通过调节驱动电压的占空比来控制电磁阀在一个信号周期内的启闭时间。

然而，该控制方式存在一些不足，主要表现在：当驱动电压太小时，电流增大至使电磁阀开启所需的时间较长，因此开启滞后时间较长；当驱动电压太大时，电流在电磁阀开启后继续增大，直至电流所能达到的最大值，因此在电磁阀预期关闭时刻，电流初始值较大，线圈在零电压驱动的自然状态下，电流下降到使电磁阀关闭所需的时间较长，因此关闭滞后时间较长。所以，单电压驱动方法无法同时兼顾电磁阀开启和关闭两个阶段的动态特性。而且，该方法在阀已经开启的情况下，为了保持开启状态，驱动电压仍然处于高位，这样就容易导致线圈中的电流持续上升至能达到的最大值，从而引起线圈发热，降低电磁阀寿命。

发明内容

为了解决上述难点，本实用新型提出了一种电磁阀高动态控制系统及方法。

本实用新型首先公开了一种电磁阀高动态控制系统，其包括预加载电压源、高电压源、稳电压源、负电压源、零电压源、高速切换开关、电流检测器、电磁阀、压力传感系统和控制器；

所述高速切换开关具有六个接触头，其中第一接触头、第二接触头、第三接触头、第四接触头、第五接触头分别与预加载电压源、高电压源、稳电压源、负电压源、零电压源相连；第六接触头通过电流检测器与电磁阀线圈相连；所述控制器的输出端口与高速切换开关相连并可控制第六接触头与其余接触头的连接状态；压力传感系统与电磁阀各工作口连接用于获得电磁阀各工作口的压力状态；控制器与压力传感系统连接，所述控制器包含控制信号产生单元。

作为本实用新型的优选方案，所述的控制信号产生单元产生的控制信号为方波信号，方波信号的占空比即电磁阀目标开启时间和周期时间比。该控制信号由操作者通过控制器内部的控制信号产生单元编程生成，控制信号参与控制器内部运算。控制器实时获取控制信号产生单元产生的控制信号的占空比、频率、上升沿时刻和下降沿时刻。当控制信号发生改变时，控制器也能获知改变后的控制信号的占空比、频率、上升沿时刻和下降沿时刻，从而知道下一周期的控制信号上升沿何时到来。

本实用新型具有的有益效果是：

1)电磁阀各工作口的压力可以通过压力传感系统获得，并反馈给运算器，运算器根据该电磁阀前期测试的数据自动计算出开启电流和关闭电流；