一种通过多电压源切换实现电磁阀各阶段动态特性可变的方法技术

本发明专利技术公开了一种通过多电压源切换实现电磁阀各阶段动态特性可变的方法，属于电磁阀控制领域。本发明专利技术的控制方法分为若干阶段，通过控制高速切换开关接入不同电压源，使得高频电磁阀的启闭动态特性可以调节。本发明专利技术进一步公开了在电磁阀单周期持续时间较短情况下的电磁阀启闭特性调整方案，并给出了电磁阀的最慢启闭特性控制方法和最快启闭特性控制方法。本发明专利技术通过切换电压源使得高频电磁阀可满足使用者对高频电磁阀启闭动态特性的不同需求，大大拓宽了高频电磁阀工作范围。

【技术实现步骤摘要】
一种通过多电压源切换实现电磁阀各阶段动态特性可变的方法
本专利技术属于电磁阀控制领域，具体涉及一种通过多电压源切换实现电磁阀各阶段动态特性可变的方法。
技术介绍
现有的高频电磁阀领域中，绝大多数技术都是致力于如何缩短电磁阀工作周期，提高其工作频率。少有技术着重于如何实现电磁阀启闭动态特性可调节的功能。现有的高频电磁阀因为不具备可调节启闭动态特性的功能，使其工作范围受限。在电磁阀开启阶段，当电流值|I|>开启电流时，电磁阀开始开启运动；在电磁阀关闭阶段，当电流值|I|<关闭电流时，电磁阀开始关闭运动。当电气系统中的电器参数(电阻、电容)不变时，电流上升到某个数值的时间取决于初始电流和驱动电压的大小。调节电磁阀的启闭动态特性可以从调节电磁阀的滞后时间和运动时间两个方面着手。由于在高频率状态下，电磁阀线圈电感效应明显，现有技术中在电磁阀的开启和关闭阶段均会出现运动滞后现象，即在电压作用下，电流会因为电感效应产生滞后，要经过一段时间才能上升到预期电流值。运动滞后现象会产生运动滞后时间，开启阶段的运动滞后时间与开启阶段的初始电流有关，初始电流越接近开启电流，开启滞后时间越短；关闭阶段的运动滞后时间与关闭阶段开始时的初始电流有关，该初始电流越接近关闭电流，运动滞后时间越短。电磁阀的开启运动时间和关闭运动时间与开启阶段的驱动电压和关闭阶段的驱动电压相关，驱动电压越大，运动时间就越短。实现高频电磁阀的滞后时间与运动时间的可调节性便能实现高频电磁阀的动态特性可调节性，具有重大的实际意义。r>
技术实现思路
为了满足现有技术的需求，并考虑到基于电压脉宽调整方案需要实时改变电压源的占空比，以精确输出对应占空比的电压方波，其控制精度要求较高，本专利技术提出了一种通过多电压源切换实现电磁阀各阶段动态特性可变的方法。本专利技术通过多电压源切换实现电磁阀各阶段动态特性可变的方法，其电磁阀的线圈通过电流检测器与高速切换开关相连；电磁阀各工作口与压力传感系统连接用于实时获取电磁阀各工作口的压力状态；电磁阀内安装有位移传感器用于获取电磁阀阀芯运动状态；所述的高速切换开关具有一个与电流检测器相连的第一接触头和若干电压源接触头，每个电压源接触头均连接一个可变电压源；控制器与高速切换开关相连并可控制第一接触头与任意电压源接触头相连；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，控制器与位移传感器相连获得电磁阀完全打开和完全关闭的时刻；将电磁阀的一个工作周期分为5个阶段，通过控制每个周期各阶段的接入可变电压源的输出电压值进行电磁阀启闭特性的调整，一个周期内电磁阀启闭特性调整方法包括如下步骤：1)开启初始阶段在控制信号上升沿到来之前，控制器预先触发高速切换开关接入该阶段的可变电压源，在电压源作用下，线圈电流达到开启初始电流I1，所述开启初始电流的数值|I1|小于开启电流数值|I开启|；2)开启阶段控制信号上升沿到来时，控制器触发高速切换开关接入该阶段的可变电压源，在电压源作用下，线圈电流上升，当线圈电流达到开启电流I开启时电磁阀开始打开，电压持续作用直至电磁阀完全打开；电磁阀完全打开时触发位移传感器(5)，位移传感器(5)获取电磁阀完全打开时的时刻并传输给控制器；3)关闭初始阶段电磁阀完全打开时，控制器触发高速切换开关接入该阶段的可变电压源，在电压源作用下，使线圈电流调整为关闭初始电流I3；所述关闭初始电流的数值|I3|大于关闭电流数值|I关闭|；4)关闭阶段控制信号下降沿到来时，控制器触发高速切换开关接入该阶段的可变电压源，在电压源作用下，线圈电流下降，当线圈电流下降至关闭电流I关闭时，电磁阀开始关闭，电压源持续作用至电磁阀完全关闭；电磁阀完全关闭时触发位移传感器(5)，位移传感器(5)获取电磁阀完全关闭时的时刻并传输给控制器；5)关闭维持阶段电磁阀完全关闭后，位移传感器将信号传给控制器，控制器触发高速切换开关接入该阶段的电压源，其中该阶段电压源为零电压源，在电压源作用下，电压源输出零电压，电流下降至零电流；直至下一个周期的到来。作为本专利技术的一种可选电磁阀启闭特性调整方法，每个阶段接入的可变电压源在该阶段持续时间内均输出恒定的电压值。作为本专利技术的一种优选方案，不同的两个阶段或多个阶段接入的可变电压源可以为同一个可变电压源，但作为多阶段共享的可变电压源，其在不同阶段的输出电压值应满足该阶段的电压控制需求。作为优选方案，每一阶段对应接入一个独立的可变电压源。这样整个电磁阀的周期内就完全由高速切换开关来实现电压源的接入，而无需通过调整可变电压源的输出电压数值来使一个电压源满足多个阶段的使用要求。作为本专利技术的一种可选电磁阀启闭特性调整方法，在开启初始阶段，控制器首先控制高速切换开关接入电压源，在该电压源作用下，线圈电流数值达到所需开启初始电流I1；之后通过控制高速切换开关接入电压值为I1*R的电压源或者通过改变已接入电压源的电压值为I1*R，使线圈电流始终维持在开启初始电流I1，其中R为电磁阀线圈电阻；在其余四个阶段，每个阶段接入的电压源在该阶段持续时间内均输出恒定的电流值。作为本专利技术的一种可选电磁阀启闭特性调整方法，在开启初始阶段，控制器首先控制高速切换开关接入电压源，在该电压源作用下，线圈电流数值达到所需开启初始电流I1；之后通过控制高速切换开关接入电压值为I1*R的电压源或者通过改变已接入电压源的电压值为I1*R，使线圈电流始终维持在开启初始电流I1，其中R为电磁阀线圈电阻；在关闭初始阶段，控制器首先控制高速切换开关接入电压源，在该电压源作用下，线圈电流数值达到所需的关闭初始电流I3；之后通过控制高速切换开关接入电压值为I3*R的电压源或者通过改变已接入电压源的电压值为I3*R，使线圈电流始终维持在开启初始电流I3，其中R为电磁阀线圈电阻；在其余三个阶段，每个阶段接入的电压源在该阶段持续时间内均输出恒定的电流值。作为本专利技术的优选方案，所述控制器还包括控制信号产生单元，控制信号产生单元产生控制信号，控制器能获知控制信号的占空比、频率、上升沿时刻和下降沿时刻。作为本专利技术的优选方案，由于电磁阀的开启或关闭不受电磁阀线圈中电流方向的影响，仅与电流值有关，因此指定电流的其中一个方向为正，另一反向为负；电流、电压正值表示与指定方向同向，负值表示与指定方向反向；设当前电磁阀以正电流值进行开启，则：开启初始阶段中，增大该阶段接入的可变电压源的电压值，可提高电磁阀启闭动态特性；反之，降低可变电压源的电压值，可降低电磁阀启闭动态特性；开启阶段中，增大该阶段接入的可变电压源的电压值，可提高电磁阀启闭动态特性；反之，降低可变电压源的电压值，可降低电磁阀启闭动态特性；关闭初始阶段中，降低该阶段接入的可变电压源的电压值，可提高电磁阀启闭动态特性；反之，增加可变电压源的电压值，可降低电磁阀启闭动态特性；关闭阶段中，降低该阶段接入的可变电压源的电压值，可提高电磁阀启闭动态特性；反之本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过多电压源切换实现电磁阀各阶段动态特性可变的方法，其特征在于电磁阀的线圈通过电流检测器与高速切换开关相连；电磁阀各工作口与压力传感系统连接用于实时获取电磁阀各工作口的压力状态；电磁阀内安装有位移传感器用于获取电磁阀阀芯运动状态；所述的高速切换开关具有一个与电流检测器相连的第一接触头和若干电压源接触头，每个电压源接触头均连接一个可变电压源；控制器与高速切换开关相连并可控制第一接触头与任意电压源接触头相连；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，控制器与位移传感器相连获得电磁阀完全打开和完全关闭的时刻；/n将电磁阀的一个工作周期分为5个阶段，通过控制每个周期各阶段的接入可变电压源的输出电压值进行电磁阀启闭特性的调整，一个周期内电磁阀启闭特性调整方法包括如下步骤：/n1)开启初始阶段/n在控制信号上升沿到来之前，控制器预先触发高速切换开关接入该阶段的可变电压源，在电压源作用下，线圈电流达到开启初始电流I

【技术特征摘要】
1.一种通过多电压源切换实现电磁阀各阶段动态特性可变的方法，其特征在于电磁阀的线圈通过电流检测器与高速切换开关相连；电磁阀各工作口与压力传感系统连接用于实时获取电磁阀各工作口的压力状态；电磁阀内安装有位移传感器用于获取电磁阀阀芯运动状态；所述的高速切换开关具有一个与电流检测器相连的第一接触头和若干电压源接触头，每个电压源接触头均连接一个可变电压源；控制器与高速切换开关相连并可控制第一接触头与任意电压源接触头相连；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，控制器与位移传感器相连获得电磁阀完全打开和完全关闭的时刻；
将电磁阀的一个工作周期分为5个阶段，通过控制每个周期各阶段的接入可变电压源的输出电压值进行电磁阀启闭特性的调整，一个周期内电磁阀启闭特性调整方法包括如下步骤：
1)开启初始阶段
在控制信号上升沿到来之前，控制器预先触发高速切换开关接入该阶段的可变电压源，在电压源作用下，线圈电流达到开启初始电流I1，所述开启初始电流的数值|I1|小于开启电流数值|I开启|；
2)开启阶段
控制信号上升沿到来时，控制器触发高速切换开关接入该阶段的可变电压源，在电压源作用下，线圈电流上升，当线圈电流达到开启电流I开启时电磁阀开始打开，电压持续作用直至电磁阀完全打开；电磁阀完全打开时触发位移传感器(5)，位移传感器(5)获取电磁阀完全打开时的时刻并传输给控制器；
3)关闭初始阶段
电磁阀完全打开时，控制器触发高速切换开关接入该阶段的可变电压源，在电压源作用下，使线圈电流调整为关闭初始电流I3；所述关闭初始电流的数值|I3|大于关闭电流数值|I关闭|；
4)关闭阶段
控制信号下降沿到来时，控制器触发高速切换开关接入该阶段的可变电压源，在电压源作用下，线圈电流下降，当线圈电流下降至关闭电流I关闭时，电磁阀开始关闭，电压源持续作用至电磁阀完全关闭；电磁阀完全关闭时触发位移传感器(5)，位移传感器(5)获取电磁阀完全关闭时的时刻并传输给控制器；
5)关闭维持阶段
电磁阀完全关闭后，位移传感器将信号传给控制器，控制器触发高速切换开关接入该阶段的电压源，其中该阶段电压源为零电压源，在电压源作用下，电压源输出零电压，电流下降至零电流；直至下一个周期的到来。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：每个阶段接入的可变电压源在该阶段持续时间内均输出恒定的电压值。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于不同的两个阶段或多个阶段接入的可变电压源可以为同一个可变电压源，可变电压源在不同阶段的输出电压值应满足该阶段的电压控制需求。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
在开启初始阶段，控制器首先控制高速切换开关接入电压源，在该电压源作用下，线圈电流数值达到所需开启初始电流I1；之后通过控制高速切换开关接入电压值为I1*R的电压源或者通过改变已接入电压源的电压值为I1*R，使线圈电流始终维持在开启初始电流I1，其中R为电磁阀线圈电阻；
在其余四个阶段，每个阶段接入的电压源在该阶段持续时间内均输出恒定的电流值。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
在开启初始阶段，控制器首先控制高速切换开关接入电压源，在该电压源作用下，线圈电流数值达到所需开启初始电流I1；之后通过控制高速切换开关接入电压值为I1*R的电压源或者通过改变已接入电压源的电压值为I1*R，使线圈电流始...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟麒，李研彪，谢耿，王军，何贤剑，汪谢乐，孙造诣，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33