液压系统的电子控制
发布日期:2016-07-01
移动设备在技术方面变得越来越复杂,对液压系统进行电子控制系统的需求也在随之攀升。
电子元件的坚固和可靠性已经得于大幅提升,现在已经可以承受移动设备应用中的恶劣环境条件。
复杂的电子控制器通常只提供低能量控制信号。电磁驱动液压阀时,通常需要对控制信号进行放大。用于液压设备的电子控制器通常都配有所需的放大功能。
为什么选用脉宽调制PWM?
对阀的线圈施加电压后,线圈中的电流会产生磁场,从而产生力使滑阀芯或锥阀芯移动。输入电压除以线圈电阻等于通过线圈的电流。用于开关阀时这一点非常明显,但是对于比例阀而言,只有当通过改变输入电流,可以准确地控制阀芯位置时才有用。
使用简单的可变电阻可以改变电阻值,从而改变输入电流。这种控制方法效率较低,而且不适于要求大电流的场合。同时,如果将连续变化的DC信号用于驱动比例型电磁阀,放大器的输出晶体管将起到变阻器的作用。它可以将电源电压降到电磁线圈在某个时刻要求的电压值。线圈的满电流可能达到几个安培,需要流经输出晶体管。结果晶体管就会发热,因而需要大型散热底座来散热。
脉宽调制(PWM)是一种控制技术,可以克服上述问题。使用PWM时,输出晶体管将用作开关,为电磁线圈提供一系列电压恒定的开关脉冲。脉冲的频率也是固定的,通常为400~5000+Hz。信号的大小可通过改变“开”脉冲相对于“关”脉冲的时间长短来确定。
这种技术的优点在于:在“关”脉冲期间,输出晶体管中无电流通过; 在“开”脉冲期间,晶体管两端理论上没有电压降,因而产生的热量也微乎其微。实际应用中,“开”脉冲期间晶体管两端会有很小的电压降,在开和关之间切换所需的时间也是确定的,因而会产生很少的热量。但是,这部分热量与传统DC输出信号产生的热量相比简直微不足道。
PWM已经成了各种阀放大器的标准,以便减小放大器的体积和功率消耗。使用该技术时,无需对电磁阀进行改装。使用PWM可以有效控制流向比例阀线圈的电流。使用PWM时,还可以通过电子方式进行电流调节、颤振、斜坡、短路保护以及去除死区。
PWM的工作原理
PWM信号不是恒定不变的,而是开启一段时间,接着关闭一段时间(参见下图)。

工作周期中的“D”指的是周期的“开”部分。工作周期可能位于0(信号常闭)到1(信号常开)中的任何位置。50%“D”将形成完整方波。
PWM信号的频率可以很低(100~400Hz),也可以很高(高于5000Hz)。高频PWM将产生更恒定的无波纹电流输出,因而效果会更好。