电液比例PWM控制原理详解

电液比例控制的核心是控制电流。模拟式控制功率输出级到比例阀线圈的电流是连续的,功率器件功耗大,需加装散热装置。而PWM控制功率输出级为开关型结构,功耗小;PWM信号中包含了同频率的脉动量,无需另加颤振信号,抗干扰和抗污染能力强,滞后时间短,重复精度高;由于采用数控,与计算机连接方便,可实现程序控制。

比例电磁铁能根据电流的大小产生相应的电磁力,从而能按比例进行控制。

采用先进可控的PWM技术,在输出电路上产生可变的开关电压,使功率放大管只处于饱和导通和截止状态,所以功率低、不需加散热片,这样可提高功放输出开关电压U及缩短电流上升的时间,使输出响应加快,并提高抗干扰能力,另一方面,功放电压U加在比例电磁铁线圈上,由于线圈上的电感作用使其电流I变为小幅度充放电波动的叠加交流信号的直流电流,起到颤振作用,能够有效降低摩擦,减少磁滞和死区现象,提高电磁铁灵敏度。颤振作用的效果取决于电流波动的频率和幅值,频率低和幅值大时效果明显,但频率太低、幅值过大时又会引起系统不稳。通常将方波频率选取在电磁铁芯无阻尼自然频率的1.2～2倍范围。

比例阀线圈的电压波形为周期一定、脉冲宽度可控的矩形波。由于脉冲周期远小于阀芯的响应周期,所以阀芯的运动只响应PWM信号的平均值。PWM电路基本的形式如图2所示。PWM信号控制着开关管的导通与截止。当占空比从0到100%变化时,平均电流I可以从0变化到稳态电流U/RL。