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液压系统的电子控制-2 发布日期:2016-07-01

线圈电感

电感是电路阻止电流启停或变化的特征。电气系统中的电感与机械系统中的惯性类似。电感将在工作周期的波形中产生时间延迟。理论上,波形应该是完整的矩形,有电流时即可上升,无电流时即可下降。由于电感的影响,实际上波形的上午和下降是逐渐的过程(参见下图)。

 

PWM电流特性

外加25%的信号时,“D”比电流达到最大值所需的时间短(参见下图)。这就使得作用到阀线圈的电流输出变小,进而导致阀的液压输出变小。如果PWM的频率足够低,在关期间电流将会降到零。这就称作“不连续电流”。

 

颤振(电流波纹)

粘连和磁滞可使液压比例阀的行为异常而且无法预知。

如果输入信号变化很小,粘连使得阀芯不能移动。当信号最终变得足够强大,可以使阀芯移动时,阀芯又会超过精确控制要求的位置。

信号在上升或下降变化的过程中,即使控制信号的输入值相同,阀芯的移动情况也会有所不同,这种特性称作磁滞。

颤振指的是阀芯在期望位置的附近快速地小范围移动。颤振使得阀芯不断移动,从而避免了“粘连”,并且有抵消磁滞的作用。颤振的振幅应足够大,频率应足够小,从而为阀芯留足够时间。

颤振是由线圈中的电流“波纹”引起的——电流在所需的控制信号值附近波动。由于惯性的存在,与高频波纹相比,阀芯可以更好地响应低频波纹。波纹的振幅决定了阀芯在给定频率的情况下可以移动的距离。

低频PWM

典型的低频PWM小于400Hz,它会附带地产生颤振(电波波纹)(参见下图)。PWM的频率足够低,因而电流在下次上升前有衰减时间。颤振(波纹)的强度随着线圈中平均电流的变化而变化。颤振在50%D时达到最大,在0%和100%D时减为0.因此,某些电流值产生的颤振会过大,而某些电流值产生的颤振却不足。

 

当平均电流确定时,颤振电流的振幅是线圈电感和PWM频率的函数。线圈的电感很大程度上是其额定电压和功率的函数。与高功率线圈相比,低功率线圈的电感通常较大——因此在给定PWM频率时附带的颤振较少。

阀的设计不同,对相同的颤振频率和振幅的响应也不同。虽然改变PWM的频率可以调节频率,但其振幅和频率不能单独调节,而只能根据不同阀的设计来设定。

高频PWM

当PWM的频率足够高(通常高于5000Hz)时,在各种实际应用中,线圈中的电流都是恒定的(参见下图)。高频PWM不会附带地产生颤振。

 

使用高频PWM的优点在于可以单独产生颤振,然后将其叠加到输出电流之上(参见下图)。这样,用户就可以单独控制电流,以及颤振的频率和振幅。这样的颤振可以在各个电流水平保持恒定,其频率和振幅也可由用户调节,从而使特定液压阀的性能达到最优。

 

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