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专利号: 2022113504735
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种磁流变减振器用快速响应电流源电路,其特征在于:包括主电路和用于控制主电路的电流方向的控制电路,所述主电路包括驱动电源、MOS管T1、MOS管T2、预充电容、磁流变减振器、采样电阻Rs、主电路接地模块和次电路接地模块,MOS管T2的漏极D与驱动电源连接,MOS管T2的源极S连接采样电阻Rs,采样电阻Rs连接磁流变减振器,磁流变减振器连接MOS管T1的漏极D,MOS管T1的源极S经主电路接地模块接地,磁流变减振器包括磁流变减振器电感和磁流变减振器电阻,驱动电源连接预充电容后经次电路接地模块接地,同时,驱动电源与MOS管T2的栅极G之间连接稳压二极管D2与电阻R3的并联电路,在MOS管T2的栅极G与MOS管T1的漏极之间连接驱动电容C1与稳压二极管D1的并联电路,同时串联驱动电阻R2,驱动电源还通过续流二极管D3与磁流变减振器电阻相连,MOS管T2的源极S与MOS管T1的源极S通过续流二极管D4连接,MOS管T1的栅极G与MOS管T1的源极S通过电阻R1连接;

所述控制电路包括PWM发生器、期望控制电流源CCS、实际电流测量模块、运算放大器A1、运算放大器A2和PI控制器,采样电阻Rs与实际电流测量模块的电流输入端相连,实际电流测量模块的电流输出端与运算放大器A1的正负端相并联,运算放大器A1的输出端与运算放大器A2的负端相串联,运算放大器A2的正端连接期望控制电流源CCS,运算放大器A2的输出端连接PI控制器,PI控制器、PWM发生器以及MOS管T1的栅极G依次连接;

若采样电阻Rs和运算放大器A1所测量的实际控制电流小于期望控制电流,则通过PI控制器控制PWM发生器发生高脉冲从而提供给MOS管T1的栅极G高电平,此时MOS管T1的源极S和MOS管T1的漏极D导通,磁流变减振器电感被充电,上升的控制电流Ir从驱动电源依次通过MOS管T2的漏极D、MOS管T2的源极S、采样电阻Rs、磁流变减振器电感、磁流变减振器电阻和MOS管T1的源极S及其漏极D后,流向主电路接地模块;若采样电阻Rs和运算放大器A1所测量的实际控制电流大于期望控制电流,则通过PI控制器控制PWM发生器发生低脉冲从而提供给MOS管T1的栅极G低电平,此时MOS管T1的源极S和MOS管T1的漏极D断开,磁流变减振器电感放电,下降的控制电流Id从主电路接地模块通过续流二极管D4、采样电阻Rs、磁流变减振器电感、磁流变减振器电阻、续流二极管D3和预充电容流向次电路接地模块;采样电阻Rs和运算放大器A1所测量的实际控制电流即磁流变减振器的实际控制电流;通过增加驱动电源的驱动电压缩短电流上升的理想响应时间τs,ri,通过增大预充电容的值则缩短电流下降的理想响应时间τs,di;

所述电流源电路的参数设计方法包括以下步骤:

步骤一:确定磁流变减振器电感的电感值Lm、磁流变减振器电阻的电阻值Rm、磁流变减振器最大需求励磁电流Imax的值、最大响应延迟时间τ的值;

步骤二:计算出电流上升的理想响应时间τs,ri;

当输入的实际控制电流等于磁流变减振器最大需求励磁电流Imax时,以车载电源12V的整数倍作为驱动电源的驱动电压Uin,根据电流上升的理想响应时间τs,ri的计算公式依次计算出驱动电源的不同驱动电压所对应的电流源电流上升的理想响应时间τs,ri;

步骤三:测量出电流在一个工作循环中的信号平均传输时间τs,w;

在输入最大需求励磁电流Imax情况下,依次测量出驱动电源的不同驱动电压所对应的信号传输时间,计算其平均数,即认为是该电流源的电流在一个工作循环中的信号平均传输时间τs,w;

步骤四:确定驱动电源的最终驱动电压Uin';

依据电流上升的实际响应时间τs,ra的计算公式τs,ra=τs,w+τs,ri,依次计算出驱动电源的不同驱动电压所对应的实际响应时间,选择最接近但不超过最大响应延迟时间τ的电流上升的实际响应时间τs,ra对应的驱动电压作为电流源中驱动电源的最终驱动电压Uin';

步骤五:确定预充电容的实际值;

电流下降的理想响应时间τs,di的计算公式为: 式中

Ioc

表示期望控制电流源CCS所给出的期望控制电流,C2为预充电容的电容值;

为了获得更好的磁流变半主动悬架控制效果,电流上升的理想响应时间τs,ri应尽可能与电流下降的理想响应时间τs,di相一致,即τs,ri=τs,di,从而其中,Uin=Uin',计算出C2的值,该值设定为预充电容的初定值,按最接近该初定值的实际电容产品来确定预充电容的实际值。

2.如权利要求1所述的一种磁流变减振器用快速响应电流源电路,其特征在于:所述驱动电源的驱动电压Uin取12V、24V、36V、48V和60V中的任意一个。