利索能及
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专利号: 2021109301625
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
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摘要:

权利要求书:

1.一种可提高电磁阀响应速度和运动速度的控制系统,其特征在于包括控制器、恒电压源、占空比控制模块、开关k2、H桥功率放大器、蓄能模块、单刀双掷开关和电流传感器;

恒电压源的输出端与占空比控制模块相连,所述开关k2和蓄能模块串联组成第一并联支路,H桥功率放大器、单刀双掷开关及单刀双掷开关的第一触点A组成第二并联支路;第一并联支路和第二并联支路并联后接入占空比控制模块输出端和电流传感器之间,所述单刀双掷开关的第二触点B与蓄能模块的输入端相连;电流传感器与被控电磁阀的线圈相连用于检测线圈电流大小;

所述控制器与占空比控制模块相连,并控制占空比控制模块的输出占空比;控制器与H桥功率放大器相连控制流经电磁阀的电流方向,控制器与电流传感器相连获取线圈电流大小;控制器分别控制开关k2的启闭信号,和单刀双掷开关的触点A和触点B的切换信号;

所述蓄能模块具有两个输入端分支,其中一个输入端分支与开关k2相连,另一个输入端分支与单刀双掷开关的第二触点B相连。

2.根据权利要求1所述的可提高电磁阀响应速度和运动速度的控制系统,其特征在于,所述的蓄能模块包括n个串联的蓄能单元,n大于等于1。

3.根据权利要求2所述的可提高电磁阀响应速度和运动速度的控制系统,其特征在于,所述蓄能单元为电容或者化学电池中的一种。

4.一种基于权利要求1‑3任一项所述系统的电磁阀控制方法,其特征在于所述方法将电磁阀的一个工作周期分为至少包括预加载阶段、开启阶段、开启维持阶段、关闭阶段和关闭维持阶段;在一个周期内,所述方法包括如下步骤:

1)预加载阶段

控制器预先开启开关k2、单刀双掷开关选择连通第一触点A,控制器触发占空比控制模块输出占空比为α的高频方波信号给恒电压源,恒电压源输出相应的电压方波,在电压方波作用下,线圈电流达到预加载电流值Ipon并维持,待预加载电流稳定后闭合开关k2,其中预加载电流值Ipon小于临界开启电流值Ion;

开关k2闭合后,蓄能模块开始充电;

2)开启阶段

控制信号上升沿到来时,控制器断开开关k2,单刀双掷开关选择连通第二触点B,控制器触发占空比控制模块输出占空比为100%的方波信号给恒电压源,恒电压源输出相应的电压方波,同时蓄能模块放电,将激励电压冲击放大,在电压作用下,线圈电流快速上升,当线圈电流达到临界开启电流值Ion时电磁阀打开,线圈电流持续上升直至达到开启触发电流Iton;

3)开启维持阶段

当线圈电流上升达到开启触发电流Iton时,闭合开关k2,单刀双掷开关由第二触点B切换到第一触点A,控制器触发占空比控制模块输出占空比为β的高频方波信号给恒电压源,恒电压源输出相应的电压方波,在电压方波作用下,线圈电流调控至维持电流值Ihold并维持,维持电流值Ihold大于临界关闭电流值Ioff;

在所述开启维持阶段,蓄能模块进行充电;

4)关闭阶段

当控制信号下降沿到来时,控制器给H桥功率放大器反向的信号,控制器触发占空比控制模块输出占空比为100%的高频方波信号,在反向电压方波作用下,线圈电流迅速下降;

线圈电流小于临界关闭电流值Ioff时,电磁阀关闭,线圈电流持续下降,直至电流卸荷至关闭触发电流值Itoff;

5)关闭维持阶段

电流卸荷至关闭触发电流值Itoff时,控制器触发占空比控制模块的占空比至0,激励电压为零,即进入关闭维持阶段,直至下个预加载阶段到来。

5.根据权利要求4所述的控制方法,其特征在于所述的预加载电流值Ipon为临界开启电流值Ion的90‑95%;占空比为α的电压方波的等效电压为预加载电流值与线圈电阻的乘积。

6.根据权利要求4所述的控制方法,其特征在于所述维持电流值Ihold为临界关闭电流值Ioff的105‑110%;占空比为β的电压方波的等效电压为维持电流值与线圈电阻的乘积。

7.根据权利要求4所述的控制方法,其特征在于所述开启触发电流Iton大于临界开启电流值Ion,关闭触发电流值Itoff小于临界关闭电流值Ioff。