[发明专利]一种感性负载换流的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电学领域，尤其涉及一种需要对感性负载需要进行电流方向切换的方法。

背景技术

电流从一个支路向另一个支路进行转移的过程，称为换流。

在对感性负载进行换流时，由于感性负载电流不能突变，必须停滞一段时间（续流时间），等待该负载的储能完全释放才能进行反方向的电流输出。

采用可控开关管等元件作为控制装置进行换流，是常见的方式。为了负载运行的要求和保护开关管等元件，通常的方法是：通过查表、手册或者根据经验，给控制装置设定固定的续流时间。然而，不同的负载，所需要的续流时间不尽相同，甚至差别很大；所以设计续流时间时，往往将最长的续流时间设为统一的续流时间，这就造成多数情况下，给定的续流时间大于实际的续流时间，导致了效率的降低。

采用图1进一步说明，在t1时刻之前，负载电流在反向电压作用下持续增大；在t1时刻，撤去反向电压，电流开始续流，并逐渐减小到零，到零时刻为t2；t3时刻，加正向电压，电流开始正向增加。可见，负载续流的时间为Td0=t2－t1，由于不知道电感的电感量和储能情况，设置的固定续流时间需要一定的裕量，如图1所示，设定的固定续流时间是Td，Td=t3－t1，Td>Td0，所以设置的续流时间Td比实际的续流时间长，所以这种控制效率很低。

在生产实践中，当某类控制装置的负载对象可能具有差异较大的电感量时，在不能预知负载电感量、最大储存能量的情况下，固定长短的续流时间设计方案甚至可能使控制装置的设计、生产无法进行。

发明内容

本发明的目在于，提供一种能够自适应感性负载的电感量与储能，调整续流时间的高效换流方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案在于：

a设置两反向支路交替给感性负载供电；

b对负载电流进行实时的监测；

c每当一支路由通态转为断态，负载续流，待监测到续流电流为零后，再给出控制指令，使另一支路转为通态。

所述支路的通态与断态，是由支路上的可控开关管的导通与关断实现的；可控的开关管，其导通与关断，受门极信号的控制。并且可控开关管上反向并联有续流二极管。

由于采用了电流检测，通过测量负载电流回路中的续流电流，可以间接感知负载电感的大小和负载储能释放情况；在续流电流为零时，及时改变开关状态，进行换流，使得控制连续，紧凑，提高了效率。

附图说明

图1是现有技术采用固定续流时间的感性负载的电流电压变化示意图；

图2是本发明实施例一的电流电压示意图；

图3是本发明实施例二的电流电压示意图；

图4是H桥逆变电路带感性负载的电路图；

图5是现有技术、实施例一、实施例二的比较示意图；

图6是用于检测电流的比较式电流检测电路的原理图。

具体实施方式

本发明以磨床电磁吸盘控制器为例进一步说明。磨床电磁吸盘控制器，控制对象是各类电磁吸盘。电磁吸盘是一个电磁转换装置，工作过程中，控制器控制电磁吸盘进行充磁和退磁操作。电路中，电磁吸盘是一个电感性负载，各种型号的电磁吸盘电感量有极大的差异。

磨床电磁吸盘的退磁操作，采用直流换向衰减法，通过不断改变电流的方向，使通过负载线圈的电流逐渐衰减到零，从而进行退磁。为了可靠退磁，除了保证每次换向电流衰减到零，还要使换向次数必须足够多，而且每次衰减幅度要尽可能小。因此，在退磁操作中，控制器输出一组占空比逐步变小、正反极性交替的方波序列，直至方波的占空比接近零。图1是采用现有技术的电感线圈的电流电压波形图。图中，占空比不断减小，直至电流衰减至接近零,所以每次的续流时间也越来越短，但是每次的续流时间都是Td，造成了效率的极大降低。

实施例一

图4是退磁设备的主电路，采用了H桥逆变电路，两个反向支路分别由两个开关管Q1，Q4与两个开关管Q2，Q3组成，两个支路互补导通；电感L是负载线圈；采样电阻R与负载线圈L串联，采样该电阻R上电压，除以电阻R阻值便能得到采样续流电流值。通过控制四个开关管的导通和关断，输出占空比不断减小的交流方波，四个开关管Q1、Q2、Q3、Q4上分别反并联四个二极管D1、D2、D3、D4，作为续流二极管，提供电流的续流通路。在一条支路开关管关断后，负载电流不能突变，通过另一条支路的续流二极管进行续流，直到电流减小为零。