节电型电磁流量计的励磁方法技术

本发明专利技术公开了一种节电型电磁流量计的励磁方法，励磁线圈以H桥的方式，并通过分别设于H桥四端的开关K1、开关K2、开关K3、开关K4接入恒流电路；在励磁线圈的两端并联一个储能电容，且储能电容的任一端串接开关K5。通过在正常励磁H桥路中引入能量收集电容，即在励磁线圈两端并联一个储能电容，利用励磁线圈电流不能突变的特性来给能量收集电容充电，利用这个充电的能量来给下一个反转周期的线圈供电，可以用较少的能量来维持整个励磁电路的反转，以达到节省电量的目的。本发明专利技术的方法的整个过程最大的耗散功耗为励磁线圈的铜损和电路开关损耗，对原有电路的改变较小，易于实施，节能效果明显，具有很强的实用性和广泛的适用性。

Excitation method of energy saving electromagnetic flowmeter

【技术实现步骤摘要】
节电型电磁流量计的励磁方法
本专利技术涉及一种励磁处理方法，具体涉及一种节电型电磁流量计的励磁方法。
技术介绍
在电磁流量计产品中，一般都是采用正反向两个励磁过程，周期性变化的励磁方式来进行流量测量。在励磁方向切换的时候，由于电感的特性使电流不能立刻反向，就需要利用回路来消耗电流能量，或直接采用高电压对冲，强行消耗能量扭转电流方向。这些过程会造成功耗上升电路发热，冲击电压大，也容易造成器件损坏，EMI过大等问题。因此，有必要对此电路进行改善。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种节电型电磁流量计的励磁方法。为了实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案：节电型电磁流量计的励磁方法，励磁线圈以H桥的方式，并通过分别设于H桥四端的开关K1、开关K2、开关K3、开关K4接入恒流电路；在励磁线圈的两端并联一个储能电容，且储能电容的任一端串接开关K5。上述励磁线圈的任一端串联电流测量单元，用于识别电流大小和方向。上述储能电容的选择为ESR值小，Q值高。上述开关K1和开关K4并联于H桥的正极端，开关K2和开关K3并联于H桥的负极端；且，开关K1和开关K2串接，开关K3和开关K4串接。上述的节电型电磁流量计的励磁方法，控制包括以下步骤：S0、初始状态，开关K5为断开状态，开关K1和开关K3闭合，由恒流电路提供第一次励磁所需电流；S1、当电流i达到t2时，为设定励磁电流值并维持励磁周期T1，至t3；S2、在达到t3时，断开开关K1和开关K3，闭合K5，由于电感的电流惯性，线圈和电容形成回路，由线圈给电容充电；S3、当达到t4时，线圈中的电流为0，电容充电完成，获得电感的最大能量，电容开始放电；S4、当电容开始放电至t5时，电荷释放完毕；但由于电容ESR和线圈阻抗的原因，电容放电的电流不可能达到设定电流值；S5、从t5时刻，断开开关K5，闭合开关K4和开关K2，由恒流电路给线圈补电，达到设定励磁电流值-i，时刻为t6，并维持反向励磁的稳定周期T2，至t7；S6、在t7时，断开开关K4和开关K2，闭合K5，开始给电容反向充电；S7、当达到t0时，线圈中的电流为0，电容充电完成，获得电感的最大能量，电容开始放电；S8、当电容放电到t1时，电容上的电荷释放完毕；但由于电容ESR和线圈阻抗的原因，电容放电的电流不可能达到设定电流值；S9、从t1时刻断开开关K5，闭合开关K1和开关K3，由恒流电路给线圈补电，达到设定励磁电流值﹢i，从t2保持到t3，完成正向励磁的稳定周期T1；S10、循环步骤S2-S9。本专利技术的有益之处在于：本专利技术的节电型电磁流量计的励磁方法，通过在正常励磁H桥路中引入能量收集电容，即在励磁线圈两端并联一个储能电容，利用励磁线圈电流不能突变的特性来给能量收集电容充电，利用这个充电的能量来给下一个反转周期的线圈供电，可以用较少的能量来维持整个励磁电路的反转，以达到节省电量的目的。本专利技术的节电型电磁流量计的励磁方法，整个过程最大的耗散功耗为励磁线圈的铜损和电路开关损耗，对原有电路的改变较小，易于实施，节能效果明显，应用范围广泛，如在二线制电磁流量计中、在电池供电的电磁流量计中、在太阳能等新能源供电的电磁流量计中等等，具有很强的实用性和广泛的适用性。附图说明图1为本专利技术的节电型电磁流量计的励磁方法的电路示意图。图2为本专利技术的实施例的时序图。图3是正向励磁和储能电容能量收集的示意图(图a、图b、图c)。图4是反向励磁和储能电容能量收集的示意图(图e、图f、图g)。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作具体的介绍。本实施例中的开关K1、K2、K3、K4、K5、K6可为隔离型控制开关，电流检测单元可以是任何一种满足浮地测量电流的一种方式，如隔离型的霍尔电流检测器件，本实施例选用ACS714作为举例说明。ESR值指电容的等效串联电阻(或阻抗)。电容的Q值和D值：Q值为品质因素，D值为损耗角因素，也叫TAN&损耗角；Q值相当于D值的倒数，二者是成反比关系。它们是衡量电容器的主要参数，Q值越高，其损耗越小，效率越高。本专利技术的节电型电磁流量计的励磁方法，励磁线圈以H桥的方式，并通过分别设于H桥四端的开关K1、开关K2、开关K3、开关K4接入恒流电路；且，开关K1和开关K4并联于H桥的正极端，开关K2和开关K3并联于H桥的负极端；且，开关K1和开关K2串接，开关K3和开关K4串接。励磁线圈的任一端串联电流测量单元，用于识别电流大小和方向。于励磁线圈的两端并联一个储能电容，且储能电容的两端分别通过开关K5和开关K5于H桥电路中与励磁线圈并联。储能电容优选为ESR值小，Q值高的电容。节电型电磁流量计的励磁方法，具体实施控制，包括以下步骤：S0、初始状态时，开关K5和K6为断开状态，开关K1和K3闭合，由恒流电路提供第一次励磁所需电流；如图3a所示，并开始准备后续循环时序；S1、如图2时序所示，当电流i达到t2时，为设定励磁电流值并维持T1励磁周期；S2、在达到t3时，断开开关K1和K3，闭合K5和K6，由线圈给电容充电，如图3b所示；S3、当达到t4时，线圈中的电流为0，电容充电完成，电容开始放电；如图3c所示；S4、当电容开始放电至t5时，电荷释放完毕；S5、从t5时刻，断开开关K5和K6，闭合开关K4和K2，由恒流电路给线圈补电，达到设定励磁电流值-i，从t6保持到t7，完成反向励磁的稳定周期时间T2，如图4e所示；S6、在t7时，断开开关K4和K2，闭合K5和K6，开始给电容反向充电；如图4f所示；S7、当达到t0时，线圈中的电流为0，电容充电完成，电容开始放电；如图4g所示；S8、当电容放电到t1时，电容上的电荷释放完毕；S9、从t1时刻断开开关K5和K6，闭合开关K1和K3，由恒流电路给线圈补电，达到设定励磁电流值﹢i，从t2保持到t3，完成正向励磁的稳定周期时间T1，如图3a所示。S10、循环步骤S2-S9。本专利技术的电路模型为LC并联方式，利用LC谐振的T/2周期，完成储能电容对能量的吸收和释放，此电路模型中不管LCR整体参数为欠阻尼，临界阻尼还是过阻尼状态，从电感电流达到设定值开始为0状态，都会产生一次电容吸收能量和释放能量，所以此电路模型皆可通用。欠阻尼状态，Q值高，回路中有功损耗低，整个电路的能量回收效率也高，节能效果好。过阻尼状态，Q值低，回路中有功损耗高，整个电路的能量回收的少，能量回馈到电感的也减少，节能率降低。以某DN200型的电磁流量计参数为例：电感L＝180mH，RL＝48Ω，储能电容选择CBB，C＝10uF。RC＝0.068Ω，RC可忽略不计，R＝RL+RC＝48Ω。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.节电型电磁流量计的励磁方法，其特征在于，励磁线圈以H桥的方式，并通过分别设于H桥四端的开关K1、开关K2、开关K3、开关K4接入恒流电路；/n在励磁线圈的两端并联一个储能电容，且储能电容的任一端串接开关K5。/n

【技术特征摘要】
1.节电型电磁流量计的励磁方法，其特征在于，励磁线圈以H桥的方式，并通过分别设于H桥四端的开关K1、开关K2、开关K3、开关K4接入恒流电路；
在励磁线圈的两端并联一个储能电容，且储能电容的任一端串接开关K5。


2.根据权利要求1所述的节电型电磁流量计的励磁方法，其特征在于，所述励磁线圈的任一端串联电流测量单元，用于识别电流大小和方向。


3.根据权利要求1所述的节电型电磁流量计的励磁方法，其特征在于，所述储能电容的选择为ESR值小，Q值高。


4.根据权利要求1所述的节电型电磁流量计的励磁方法，其特征在于，所述开关K1和开关K4并联于H桥的正极端，开关K2和开关K3并联于H桥的负极端；且，开关K1和开关K2串接，开关K3和开关K4串接。


5.根据权利要求1所述的节电型电磁流量计的励磁方法，其特征在于，控制包括以下步骤：
S0、初始状态，开关K5为断开状态，开关K1和开关K3闭...

【专利技术属性】
技术研发人员：许永存，戴陈海，王威，
申请(专利权)人：西尼尔南京过程控制有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32