利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2020103329336
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-29
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种基于复合PWM的开关阀动态特性调控方法,其特征在于开关阀的线圈通过电流检测器(3)与电压源(2)相连;开关阀(4)各工作口与压力传感系统(6)连接用于实时获取开关阀各工作口的压力状态;开关阀(4)内安装有位移传感器用于获取开关阀阀芯运动状态;

电压源(2)占空比控制器(1)相连,占空比控制器(1)与控制器(7)相连并输出高频方波信号给电压源;控制器(7)控制占空比控制器(1)的输出,控制器(7)与压力传感系统(6)相连实时获取压力传感系统(6)中的数据,控制器(7)与位移传感器(5)相连获得开关阀完全打开和完全关闭的时刻;

将开关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占空比进行开关阀启闭特性的调整,一个周期内开关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,控制器预先触发占空比控制器,占空比控制器输出占空比恒定为a的高频方波信号给电压源,电压源输出相应的电压方波,在电压方波作用下,线圈电流最终围绕在开启初始电流I1上做波动,占空比为a的电压方波形成的等效电压等于开启初始电流I1与线圈电阻的乘积;所述开启初始电流的数值|I1|小于开启电流数值|I开启|;

开启初始阶段中,增大占空比a值,即增大开启初始电压的等效电压值,可提高开关阀启闭动态特性;反之,降低占空比a值,可降低开关阀启闭动态特性;

2)开启阶段

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恒定为b的高频方波信号给电压源,电压源输出相应的电压方波,在电压方波作用下,线圈电流上升,当线圈电流达到开启电流I开启时开关阀开始打开,电压方波持续作用直至开关阀完全打开;开关阀完全打开时触发位移传感器(5),位移传感器(5)获取开关阀完全打开时的时刻并传输给控制器;

开启阶段中,增大高频方波信号的占空比b值,即提高占空比为b的开启阶段电压的等效电压值,可提高开关阀启闭动态特性;反之,降低占空比b值,可降低开关阀启闭动态特性;

3)关闭初始阶段

开关阀完全打开时,控制器触发占空比控制器,占空比控制器输出占空比恒定为c的高频方波信号给电压源,电压源输出相应的电压方波,使线圈电流最终围绕在关闭初始电流I3上做波动;占空比为c的电压方波形成的等效电压等于关闭初始电流I3与线圈电阻的乘积;所述关闭初始电流的数值|I3|大于关闭电流数值|I关闭|;

关闭初始阶段中,降低占空比控制器输出的高频方波信号的占空比c值,即降低占空比为c的关闭初始电压的等效电压值,可提高开关阀启闭动态特性;反之,增加占空比c值,可降低开关阀启闭动态特性;

4)关闭阶段

控制信号下降沿到来时,控制器触发占空比控制器,占空比控制器输出占空比恒定为d的高频方波信号给电压源,电压源输出相应的电压方波,在电压方波作用下,线圈电流下降,当线圈电流下降至关闭电流I关闭时,开关阀开始关闭,电压方波持续作用至开关阀完全关闭;开关阀完全关闭时触发位移传感器(5),位移传感器(5)获取开关阀完全关闭时的时刻并传输给控制器;

关闭阶段中,降低占空比控制器输出的高频方波信号的占空比d值,即降低占空比为d的关闭阶段电压的等效电压值,以提高开关阀启闭动态特性;反之,增大占空比d值,可降低开关阀启闭动态特性;

5)关闭维持阶段

开关阀完全关闭后,位移传感器将信号传给控制器,控制器触发占空比控制器,占空比控制器输出占空比为0的高频方波信号给电压源,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。

2.一种基于复合PWM的开关阀动态特性调控方法,其特征在于开关阀的线圈通过电流检测器(3)与电压源(2)相连;开关阀(4)各工作口与压力传感系统(6)连接用于实时获取开关阀各工作口的压力状态;开关阀(4)内安装有位移传感器用于获取开关阀阀芯运动状态;

电压源(2)占空比控制器(1)相连,占空比控制器(1)与控制器(7)相连并输出高频方波信号给电压源;控制器(7)控制占空比控制器(1)的输出,控制器(7)与压力传感系统(6)相连实时获取压力传感系统(6)中的数据,控制器(7)与位移传感器(5)相连获得开关阀完全打开和完全关闭的时刻;

将开关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占空比进行开关阀启闭特性的调整,一个周期内开关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,控制器预先触发占空比控制器,占空比控制器输出占空比恒定为a1的高频方波信号给电压源,电压源输出相应的电压方波,在电压方波作用下,线圈电流最终围绕在开启初始电流I1上做波动,之后占空比控制器输出占空比恒定为a2的高频方波信号给电压源,使线圈电流始终维持在开启初始电流I1上做波动;所述开启初始电流的数值|I1|小于开启电流数值|I开启|;

开启初始阶段中,增大占空比a1值,即增大开启初始电压的等效电压值,可提高开关阀启闭动态特性;反之,降低占空比a1值,可降低开关阀启闭动态特性;

2)开启阶段

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恒定为b的高频方波信号给电压源,电压源输出相应的电压方波,在电压方波作用下,线圈电流上升,当线圈电流达到开启电流I开启时开关阀开始打开,电压方波持续作用直至开关阀完全打开;开关阀完全打开时触发位移传感器(5),位移传感器(5)获取开关阀完全打开时的时刻并传输给控制器;

开启阶段中,增大高频方波信号的占空比b值,即提高占空比为b的开启阶段电压的等效电压值,可提高开关阀启闭动态特性;反之,降低占空比b值,可降低开关阀启闭动态特性;

3)关闭初始阶段

开关阀完全打开时,控制器触发占空比控制器,占空比控制器输出占空比恒定为c1的高频方波信号给电压源,电压源输出相应的电压方波,使线圈电流最终围绕在关闭初始电流I3上做波动;之后占空比控制器输出占空比恒定为c2的高频方波信号给电压源,使线圈电流始终维持在关闭初始电流I3上做波动;所述关闭初始电流的数值|I3|大于关闭电流数值|I关闭|;

关闭初始阶段中,降低占空比控制器输出的高频方波信号的占空比c1值,即降低占空比为c1的关闭初始电压的等效电压值,可提高开关阀启闭动态特性;反之,增加占空比c1值,可降低开关阀启闭动态特性;

4)关闭阶段

控制信号下降沿到来时,控制器触发占空比控制器,占空比控制器输出占空比恒定为d的高频方波信号给电压源,电压源输出相应的电压方波,在电压方波作用下,线圈电流下降,当线圈电流下降至关闭电流I关闭时,开关阀开始关闭,电压方波持续作用至开关阀完全关闭;开关阀完全关闭时触发位移传感器(5),位移传感器(5)获取开关阀完全关闭时的时刻并传输给控制器;

关闭阶段中,降低占空比控制器输出的高频方波信号的占空比d值,即降低占空比为d的关闭阶段电压的等效电压值,以提高开关阀启闭动态特性;反之,增大占空比d值,可降低开关阀启闭动态特性;

5)关闭维持阶段

开关阀完全关闭后,位移传感器将信号传给控制器,控制器触发占空比控制器,占空比控制器输出占空比为0的高频方波信号给电压源,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。

3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述的电压源(2)接收到来自占空比控制器的高频方波信号后,将该方波信号进行放大并输出;其中,经电压源放大后的高频方波信号频率不变,幅值变为与电压源相等。

4.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,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。

5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:选择各阶段的占空比使开关阀达到最慢启闭动态特性;

其中,在开启初始阶段中,选择占空比a,使最终达到的开启初始电流I1满足如下两个条件:1)电流方向与指定方向相反,2)电流数值为最大允许开启初始电流值|I1max|,所述的最大允许开启 初始电流值是所能达到的小于|I开启|的电流数值中的最大值;

在开启阶段,选择占空比b,使所述的开启阶段电流满足如下两个条件:1)电流方向与指定方向相同,2)电流数值是最小允许开启电流值,所述的最小允许开启电流值是所能达到的大于开启电流|I开启|的电流数值中的最小值;

关闭初始阶段中,所述的占空比c选择为1;

关闭阶段中,选择占空比d,使关闭阶段电流I4满足如下两个条件:1)电流方向与指定方向相同,2)电流数值是最大允许关闭电流值,所述最大允许关闭电流值是小于|I关闭|的电流数值中的最大值。

6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:选择各阶段的占空比使开关阀达到最快启闭动态特性;

其中,在开启初始阶段中,选择占空比a,使最终达到的开启初始电流I1满足如下两个条件:1)电流方向与指定方向相同,2)电流数值为最大允许开启初始电流值|I1max|,所述的最大允许开启 初始电流值是所能达到的小于|I开启|的电流数值中的最大值;

在开启阶段,选择占空比b为1;

关闭初始阶段中,选择占空比c,使最终达到的关闭初始电流I3满足如下两个条件:1)电流方向与指定方向相同,2)电流数值是最小允许关闭初始电流值|I3min|,所述的最小允许关闭初始电流值是所能达到的大于关闭电流|I关闭|的电流数值中的最小值;

关闭阶段中,选择占空比d为‑1。