一种电磁阀阵列节能控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电磁阀阵列节能控制系统，包括驱动器阵列、可变相位脉冲发生器、供电母线滤波器以及能量回收系统。可变相位脉冲发生器产生控制脉冲，通过驱动器阵列驱动电磁阀阵列中各电磁阀绕组的吸合与断开；可变相位脉冲发生器根据各电磁阀绕组的工作状态实时调整控制脉冲相位，实现对节能控制系统的移相滤波；当驱动器阵列关断时，能量回收系统将电磁阀阵列中储存的电磁能转换为电流反馈给电磁阀阵列；供电母线的电压经母线滤波器滤波后输出给电磁阀阵列。该系统节能效果明显，极大地提高了电磁阀的寿命和工作可靠性；同时该系统实现了实时移相滤波控制，降低了多个电磁阀同时工作时对于供电系统造成的影响，使系统具备良好的电磁兼容性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种电磁阀阵列节能控制系统，包括驱动器阵列、可变相位脉冲发生器、供电母线滤波器以及能量回收系统。可变相位脉冲发生器产生控制脉冲，通过驱动器阵列驱动电磁阀阵列中各电磁阀绕组的吸合与断开；可变相位脉冲发生器根据各电磁阀绕组的工作状态实时调整控制脉冲相位，实现对节能控制系统的移相滤波；当驱动器阵列关断时，能量回收系统将电磁阀阵列中储存的电磁能转换为电流反馈给电磁阀阵列；供电母线的电压经母线滤波器滤波后输出给电磁阀阵列。该系统节能效果明显，极大地提高了电磁阀的寿命和工作可靠性；同时该系统实现了实时移相滤波控制，降低了多个电磁阀同时工作时对于供电系统造成的影响，使系统具备良好的电磁兼容性。【专利说明】一种电磁阀阵列节能控制系统
本专利技术涉及一种电磁阀阵列节能控制系统，属于电磁阀节能控制领域。
技术介绍
电磁阀是自动化仪表中执行器内的一大分支，由于和其它执行器相比具有明显的特点，因此在农业、石油化工业、运输业、航天航空业、旅游业以及生活设施等各个方面均获得了广泛的应用。在航空航天领域内，电磁阀更是火箭(导弹)控制系统中执行机构不可或缺的部件之一，主要用于姿态动力装置控制等场合。用于姿控动力装置的电磁阀具有电感量大、串联电阻小等特点。目前的大多数设计中均采用开关控制，即将电源母线通过开关接到电磁阀上，当需要电磁阀开通时，则打开开关，当需要电磁阀关断时，则直接关闭开关。这种控制方法具有以下的缺点:1、电磁阀发热量大，由于电磁阀线圈的内阻很小，一般只有几欧姆到十几欧姆，因此当电压稳定后，电磁阀会流过IA?1A左右的电流，这会导致电磁阀线圈温度急剧升高，从而大大的缩短了电磁阀的寿命，并降低了可靠性，且会对设备其它温度敏感器件造成极大的影响。2、对于需要多个电磁阀同时工作的场合，由于每个电磁阀的功耗均达到了 30?60w左右，因此这种情况对供电能源提出了极高的要求，且会造成能源的极大浪费。 目前并无专门的电磁阀节能控制方法。有时为了避免电磁阀工作时过热而造成损坏，设计上采用了在电磁阀绕组上串联限流电阻的方式来降低电磁阀功耗，从而抑制电磁阀过热。该方法间接的达到了节能的目的。但该方法节能效果不明显，存在器件(限流电阻)选取困难等缺点，最重要的是由于串联电阻上会流过与电磁阀绕组上一样的电流，该部分功耗将完全以热能的方式散发到设备中，从而造成设备整体温升过高。例如以绕组内阻为10 Ω，工作标称电压为28V的电磁阀而言，如果需要将绕组电流降为原来的50%，则需要在线路中串入10Ω电阻。于是电磁阀绕组电流由2.8A降为1.4A，从而达到了降低电磁阀绕组功耗的目的。间接的也将整个系统的功耗降低了 50%。但是外部串联电阻上的功耗将达到惊人的1.42X10 = 19.6W,且不论如此大功耗的电阻体积巨大、难以选取，如果系统中有20个此类电磁阀同时工作，则仅在电阻上消耗的功率即将近400W，再加上电磁阀的功率400W，总共将近1000W的功耗将完全以热量的方式散布在设备中。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题是:克服现有技术的不足，提供一种电磁阀阵列节能控制系统，该系统节能效果明显，极大地提高了电磁阀的寿命和工作可靠性；同时该系统实现了实时移相滤波控制，降低了多个电磁阀同时工作时对于供电系统造成的影响，使系统具备良好的电磁兼容性。 本专利技术的技术方案是:一种电磁阀阵列节能控制系统，包括可变相位脉冲发生器、供电母线滤波器、驱动器阵列以及能量回收系统； 可变相位脉冲发生器产生控制脉冲，通过驱动器阵列驱动电磁阀阵列中各电磁阀绕组的吸合与断开；电磁阀阵列将各电磁阀绕组的工作状态反馈到可变相位脉冲发生器，可变相位脉冲发生器根据反馈信息实时调整控制脉冲相位，实现对电磁阀阵列节能控制系统的移相滤波；当驱动器阵列关断时，能量回收系统接收电磁阀阵列中储存的电磁能，并将该电磁能转换为电流反馈给电磁阀阵列，使电磁阀阵列中的各电磁阀绕组保持正常吸合；供电母线的电压经母线滤波器滤波后输出给电磁阀阵列，为电磁阀阵列提供稳定的供电电源。 所述可变相位脉冲发生器产生的控制脉冲满足以下条件: (a)当可变相位脉冲发生器产生的控制脉冲为固定占空比为50%的变频方波脉冲时，控制脉冲的频率f及占空比Y满足: / =_^_ 7T , _(1-α)χ(/Α -1,) (1-α) X (/,.-/,)-2^ Y = 50% Ij e (b)当可变相位脉冲发生器产生的控制脉冲为占空比可变的矩形脉冲时，控制脉冲的频率f及占空比γ满足: / = ~r-1-η L χ ln_(1-?) X (/, -/,) +ln(l + ?) R (1- ?) X Ux -1,)- 2a I j) (1.— α)In (l-^)x(^y -J.,)inn(I — Of)x(/A — I)) — 2ocI j) r = 10x-~，τ λ T、"-lJ-.—— ln (1-α)χ(/Λ -/,) , |n(1 + ^) (1- α) X (Ix -1j) - 2alj) (1- ?) Ij e 其中L为电磁阀绕组线圈的电感量；R为电磁阀绕组线圈的内阻；a为电磁阀绕组处于节能工作状态时要求的电流纹波系数；IX为电磁阀吸合所需要的电流值， Ia =VBott为电磁阀绕组线圈供电母线电压；1:为电磁阀绕组进入节能工作状态 A 时线圈上电流的有效值。 所述驱动器阵列包括N路组成相同的驱动器；其中第k路驱动器包括信号驱动器N1、光电耦和器U1'电阻R1、电阻R2以及增强型MOS管M1 ； 光电耦和器U1是由发光管和光敏三极管封装在一起的集成电路；信号驱动器N1的输入端接可变相位脉冲发生器输出的第k路控制脉冲，信号驱动器N1的输出端接光电耦和器仏中发光管的阴极，光电耦和器U1中发光管的阳极接电源VDD ;光电耦和器U1中光敏三极管的集电极接电源VCC，发射极与电阻R1 —端相连；电阻R1另一端一方面通过电阻R2接地，另一方面与增强型MOS管M1的栅极相连；增强型MOS管M1的漏极为第k路驱动器的输出端，同时与电磁阀阵列中的第k路电磁阀绕组相连，增强型MOS管M1的源极接地； 其中N等于电磁阀阵列中电磁阀绕组的个数，k e 。 所述能量回收系统包括N路电路；其中第P路电路包括电磁阀阵列中的第P路电磁阀绕组、二极管D1和电阻R3 ； 二极管D1阳极与驱动器阵列中第P路驱动器的输出端相连，二极管D1阴极与电阻R3的一端相连，电阻R3的另一端与供电母线滤波器的输出端相连，第P路电磁阀绕组与二极管D1与电阻R3串联后的电路并联； N等于电磁阀阵列中电磁阀绕组的个数，P e 。 所述电阻R3满足: (I)当可变相位脉冲发生器产生的控制脉冲为固定占空比为50%的变频方波脉冲时: R3=2f X Lx ln(^+ a) — RI—α 其中L为电磁阀绕组线圈的电感量；α为电磁阀绕组线圈上电流纹波系数；f为可变相位脉冲发生器产生的控制脉冲频率；R为电磁阀绕组线圈的内阻； (2)当采用占空比可变的矩形脉冲作为控制脉冲时: R3 = O0 所述供电母线滤波器包括电感LI和电容Cl ；电感LI 一端与电源本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电磁阀阵列节能控制系统，其特征在于：包括可变相位脉冲发生器、供电母线滤波器、驱动器阵列以及能量回收系统；可变相位脉冲发生器产生控制脉冲，通过驱动器阵列驱动电磁阀阵列中各电磁阀绕组的吸合与断开；电磁阀阵列将各电磁阀绕组的工作状态反馈到可变相位脉冲发生器，可变相位脉冲发生器根据反馈信息实时调整控制脉冲相位，实现对电磁阀阵列节能控制系统的移相滤波；当驱动器阵列关断时，能量回收系统接收电磁阀阵列中储存的电磁能，并将该电磁能转换为电流反馈给电磁阀阵列，使电磁阀阵列中的各电磁阀绕组保持正常吸合；供电母线的电压经母线滤波器滤波后输出给电磁阀阵列，为电磁阀阵列提供稳定的供电电源。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：柳柱，谷岩，张宏波，朱凤英，朱旭峰，刘茜筠，
申请(专利权)人：北京航天自动控制研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11