基于电路仿真的高压共轨电磁阀驱动电路设计

为了缩短硬件系统的开发周期及降低开发成本,利用电路仿真软件建立精确的柴油机高压共轨喷油器电磁阀驱动电路模型.基于仿真结果分析不同驱动电压对电磁阀电流提升响应时间的影响,并设计减少其关闭响应时间的电路.在对各个因素综合分析的基础上,设计高低双电源（110 V和24 V）驱动及硬件脉宽调制（PWM）的维持电流反馈控制喷油器电磁阀驱动模块,以及电磁阀驱动回路的故障检测电路.试验结果表明,优化后的驱动模块显著缩短了喷油器电磁阀的开启延迟和关闭延迟,驱动高压在燃油喷射过程中基本保持稳定,同时证明了采用该设计方法设计高压共轨电磁阀驱动模块是切实可行且高效可靠的.     

柴油机高速电磁阀驱动模块设计与故障诊断

针对时间压力式电控燃油系统的高速电磁阀———高压油泵及喷油器电磁阀的驱动电流特性,设计相应的驱动电路,得到符合要求的驱动电流.根据驱动电路特点,设计相应的故障诊断电路,并用仿真软件验证电路的准确性.在完成相应的诊断软件设计得到完整的诊断模块后,将设计的模块运用于实际工程中,在柴油机上完成了实际模块的驱动和故障诊断试验.试验结果表明:该驱动模块达到了共轨系统驱动要求,同时实现了油泵电磁阀以及喷油器电磁阀的短路、断路及喷油器的对地短路等故障检测,其准确性和可靠性达到了系统应用要求.     

电磁阀开启过程动态响应特性有限元仿真研究

军工、汽车等行业对电磁阀的动态特性各项指标要求越来越高,而设计和开发快速、精确的电磁阀动态特性测试系统成本高、难度大。利用有限元方法,通过计算机仿真实现了对电磁阀设计方案的动态性能的预测与评估。首先,采用Ansoft Maxwell软件建立了某电磁阀的二维电磁场有限元仿真模型,计算电磁阀开启过程的动态响应特性,得到了其工作电流曲线等各种动态特性曲线。最后,进行变参数化设计,进一步研究了初始间隙、驱动电压、线圈匝数等参数对电磁阀开启过程动态响应特性的影响。结果表明,基于Maxwell的电磁阀动态特性有限元仿真能够在计算机上实现电磁阀开启过程动态特性的快速预测并分析评估电磁阀的各个主要设计因素对其动态响应的影响。     

新型气动比例压力阀的建模研究与特性分析

为满足电-气比例/伺服系统的应用需要,设计一种由比例电磁铁、活塞式阀芯及两位三通的阀体构成的直动式气动比例压力阀,并建立该比例阀的非线性数学模型.对于比例电磁铁,采用集总参数模型来描述电磁特性,模型参数由FEM分析得到.结合机械及气路的物理特性,分别对上、下阀芯的运动特性、阀体内的气体流动及热力学过程进行建模分析,保证了上、下阀芯的运动独立性.通过仿真对下阀芯的黏性摩擦系数、反馈通道的直径以及气源压力等影响比例压力阀的压力响应特性的因素进行分析,并设计一种比例压力阀的性能测试系统以验证模型的正确性.仿真与实验结果呈现良好的一致性,模型能够预测不同阶跃输入信号下该比例阀的压力响应过程.     

微型超磁致伸缩高速阀致动器的优化设计

通过优化设计驱动线圈和Terfenol-D的形状尺寸,改善以超磁致伸缩材料Terfenol-D为主动材料的高速开关阀的性能.选择合适的漆包线线径以降低线圈电阻;优化线圈形状函数以提高线圈的磁场生成能力;改善Terfenol-D的尺寸来降低磁通路径的磁阻,减小涡流损耗,提高致动器的磁场利用率;兼顾提高致动器的能量转换效率,提出优化设计超磁致伸缩致动器的规律.两个致动器的实验对比验证了该设计方法的可行性.     

Temperature Compensation Algorithm for Hydraulic System Pressure Control

In this paper the control mechanism of solenoid valve is analyzed, which shows the solenoid valve control is actually the control of coil current. The response characteristic of coil current is related to coil inductance and resistance. The coil resistance is influenced greatly by the ambient temperature and the self-heating of coil, which affects the control precision of coil current. First, considering the heat dissipation mode of coil, the coil temperature model is established from the perspective of heat conduction, and a temperature compensation algorithm for hydraulic system pressure control is put forward. Then the hardware-in-the-loop testbed is set up by using the dSPACE platform, carrying out wheel cylinder pressurization tests with inlet valve fully opened at -40℃ and 20℃, and testing the actual pressure of wheel cylinder with the target pressures at -40℃ and 6.000 kPa/s (pressurization rate). The results show that the pressure control temperature compensation algorithm proposed in this paper accurately corrects the influence of resistance temperature drift on the response accuracy of wheel cylinder pressure. After the correction, the pressure difference is less than 500 kPa, which can meet the control accuracy requirements of solenoid valve, enriching the linear control characteristic of solenoid valve.     

从电机设计的角度减少高速永磁电机转子损耗

高速永磁无刷直流电机的转子涡流损耗主要是由定子电流的时间和空间谐波以及定子槽开口造成的气隙磁导变化引起的.转子涡流损耗使电机的效率下降并能引起转子永磁体的退磁.从电机设计的角度，采用解析计算和有限元仿真的方法研究了不同的定子结构、槽开口大小以及气隙长度对高速永磁无刷直流电机转子损耗的影响.利用傅里叶变换，得到了分布于定子槽开口处的等效电流片的空间谐波分量，然后采用计及转子集肤深度和涡流磁场影响的解析模型计算高速电机转子损耗，并对解析计算结果通过有限元仿真加以验证.结果表明，3槽集中绕组结构中含有2次、4次等偶次空间谐波分量，该谐波分量在转子中产生大量的涡流损耗.定子结构对高速电机转子涡流损耗影响很大，合理地设计定子结构能够减小转子涡流损耗.     

Polyphase Multipole Resolvers for Improving Ripple Torque

ＰｏｌｙｐｈａｓｅＭｕｌｔｉｐｏｌｅＲｅｓｏｌｖｅｒｓｆｏｒＩｍｐｒｏｖｉｎｇＲｉｐｐｌｅＴｏｒｑｕｅ￥ＳＵＮＬｉ；ＬＩＴｉｅｃａｉ；ＬＵＹｏｎｇｐｉｎｇ；ＺＨＡＮＧＺｈｉｚｈｏｎｇ（孙力，李铁才，陆永平，张志忠）（Ｄｅｐｔ．ｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＥｎ...     

线控制动系统踏板感觉模拟器设计与改进

设计开发一种线控制动（EHB）系统样机,选取不同过流孔径的踏板模拟器常闭电磁阀进行踏板行程-踏板力对比试验.结果表明：当将单个电磁阀直接接入踏板感觉模拟器回路时,随着制动力加载速度的提高,会产生实际制动踏板行程-踏板力关系曲线偏离目标曲线的问题,并且电磁阀孔径越小,偏离越大,借助于数学推导得出电磁阀过流孔径与踏板速度响应之间的理论关系.设计一种液压先导阀加入到踏板模拟器回路中,以提高系统通流能力和踏板速度响应,液压先导阀由原回路中的电磁阀控制.对改进的踏板模拟器回路进行仿真及试验,结果均表明：改进过的回路可较好地实现踏板行程-踏板力曲线精度,曲线受踏板力加载速度变化影响小,同时可使模拟器常闭电磁阀工作功耗更低,提高了系统的可靠性.     

天然气发动机喷气电磁阀混合型驱动电路的研制

针对广泛使用的天然气发动机喷气电磁阀工作特点,设计了一种能够兼容电压型电磁阀、电流型电磁阀的混合型驱动电路.在驱动电流型电磁阀时为了减小驱动时的功耗,提供较大的启动力,采用在启动时提供较大的工作电流,使电流型电磁阀快速动作,之后,提供较小的工作电流以维持.同时在驱动电压型电磁阀时,电路也能够正常的工作.本设计可以达到混合喷气电磁阀所必需的性能特点.     

高压共轨燃油喷射系统的喷油器测试装置研究

搭建了高压共轨喷油器测试装置,采用比例、积分和微分(Proportional Integral Deriva-tive,PID)算法控制喷油脉宽、喷油压力和喷油流量,并进行了测试研究.测试结果验证了高压共轨喷油系统喷油器测试装置的可靠性.     

基于Maxwell的电磁阀仿真与分析

针对电磁阀传统设计方法中,产品设计周期长、试制实验费用高等问题,本文采用有限元方法在产品设计初期对电磁阀的性能进行预测。首先,运用Ansoft Maxwell软件分别建立了电磁阀的三维与二维有限元模型,进行了磁场分析与电磁力计算,通过比较发现三维模型与二维模型计算结果与测试结果均吻合较好。最后,在二维模型的基础上,运用Maxwell软件的参数化设计功能进一步分析了不同初始间隙、不同驱动电压对电磁力的影响。结果表明,基于Maxwell的电磁阀有限元仿真能够在产品的设计初期快速地预测电磁阀的性能,为电磁阀的设计与优化提供理论指导。     

奥氏体耐热钢气阀涡流检测技术的研究

针对奥氏体耐热钢气阀质量检测的问题,依据涡流检测原理,设计了奥氏体耐热钢气阀缺陷及硬度的涡流检测装置．通过测试试验,证明了该检测装置可望用于奥氏体耐热钢气阀缺陷及硬度的无损检测．     

伺服比例阀的非线性建模与实验验证

针对伺服比例阀中存在的多种非线性因素,提出包含滞环、磁饱和、时变参数、摩擦、液动力等特征在内的阀整体模型.基于非线性电路原理,建立比例电磁铁的集中参数模型.在多个不同固定气隙下进行电磁铁的阶跃电压动态测试,获取一系列磁化特性曲线,通过曲线拟合和数据插值等方法建立电感、电磁力增益和耗散电阻等电磁铁关键参数的非线性函数式.根据动力学方程建立阀体机械运动部件的模型,采用直接测量和间接估算相结合的方法确定各项参数值.通过实验获取恒定压差下稳态液动力与阀芯开度的关系曲线,并提供拟合后的数学表达式.为验证伺服比例阀综合模型的准确性,设计开环和闭环2种测试方法.开环时直接给电磁铁施加恒定电压,并采集电流与阀芯位移的阶跃响应曲线;闭环时通过阀芯位置PID控制器,分别测试空载与加载时的阀芯动态响应特性.仿真和实验结果表明,仿真模型在同样的参数和测试条件下获得与实验相吻合的响应曲线,验证模型的有效性,为后续针对伺服比例阀的控制器开发和故障诊断等工作提供有效的工具.     

共轨柴油机电控系统若干关键技术

为了使柴油机排放能够满足国III及以上法规要求,采用电控高压共轨燃油喷射系统来精确控制喷油压力和喷油时刻,实现燃油多次喷射.研究发现,电磁干扰、喷油器老化、喷油器机械加工精度等原因会导致共轨燃油系统喷油误差,尤其是小油量喷射时的误差.通过分析共轨燃油喷射系统控制器的硬件电路和软件算法,分析喷油器的喷油延时特性.提出控制器驱动电路控制逻辑、地线抗电磁干扰方法和小油量喷油一致性自学习算法.结果表明,应用这些方法设计的控制单元能够改善喷油器抗老化性能,弥补机械加工精度对小油量喷射的影响,改善发动机排放性能.     

考虑螺距时圆截面螺线管电流磁场的空间分布

用数值模拟方法和磁场迭加原理，分析计算了疏松型圆截面螺线管电流磁场的空间分布与螺线管长度、螺距的关系。计算结果表明，螺线管越短、螺距越大时，螺线管内均匀磁场区域越小，螺线管两端垂直于轴线方向的磁场越强，但当螺线管较长、螺距较小时，螺线管内均匀磁场区域较大，磁场分布与密绕螺线管的基本相同；螺线管外的磁场很弱，并且衰减较快。     

铁心电抗器气隙等效导磁面积计算

以一台实际干式带气隙铁心电抗器为例,建立电抗器的三维电磁场仿真模型,给出仿真模型内的基本假设和边界条件;采用有限元分析,计算出了不同气隙下铁心电抗器的电感值和磁路中的磁感应强度矢量图,并与部分实测数据相对比,验证了仿真模型与仿真结果的正确性.然后,以铁心电抗器的电感量为主要研究对象,定量计算在不同气隙与不同铁心直径下电抗器的电感值,给出了电感值随气隙和铁心直径的变化曲线并对其拟合及定性分析.最后,结合铁心电抗器计算公式和基本假设,推算出气隙处磁通等效导磁面积扩大系数,研究气隙等效导磁面积扩大系数随气隙和铁心直径的变化关系.所得结论可以为此类电抗器的设计计算提供一定的技术支持.     

考虑螺距时圆截面螺线管电流磁场的空间分布

用数值模拟方法和磁场迭加原理,分析计算了疏松型圆截面螺线管电流磁场的空间分布与螺线管长度、螺距的关系。计算结果表明,螺线管越短、螺距越大时,螺线管内均匀磁场区域越小,螺线管两端垂直于轴线方向的磁场越强,但当螺线管较长、螺距较小时,螺线管内均匀磁场区域较大,磁场分布与密绕螺线管的基本相同;螺线管外的磁场很弱,并且衰减较快。     

内嵌式永磁同步电机永磁磁链在线辨识研究

针对内嵌式永磁同步电机永磁磁链辨识存在的问题,采用一种基于滑模变结构的永磁磁链参数辨识方法。首先,通过选择磁场同步旋转坐标系下定子电流和电感的乘积作为状态变量,构造内嵌式永磁同步电机永磁磁链辨识的状态方程;然后,利用滑模变结构与该模型相结合的方法,构造滑模观测器,并采用Lyapunov稳定性理论证明该观测器的稳定性和待辨识磁链参数的收敛性;最后,以仿真结果验证了该方法对永磁同步电机永磁磁链辨识的可行性。     

飞轮储能用高速永磁电机转子的涡流损耗

为了减小高速永磁电机中由定子电流的时间谐波、定子磁动势的空间谐波以及定子槽开口造成的气隙磁导变化引起的转子涡流损耗,提高电机的效率,采用ANSOFT有限元软件分析了高速永磁电机中气隙磁场和定子电流.研究了槽开口大小以及气隙长度对转子涡流损耗的影响,分析了利用涡流磁场的屏蔽作用,提出在永磁体外增加一薄层非导磁金属屏蔽环来减小转子铁心、永磁体和护套损耗的机理和有效性,以及屏蔽环的电导率和厚度对转子涡流损耗的影响.结果表明：在合理选取槽开口大小、气隙长度和非导磁金属屏蔽环电导率和厚度的情况下,添加非导磁金属屏蔽环可以有效地减小转子涡流损耗.