[发明专利]一种电磁开关高频吸持噪声自适应抑制方法

说明书

本发明涉及一种电磁开关高频吸持噪声自适应抑制方法，控制策略：开关管操作频率为18kHz及以上，电磁开关在稳定吸持状态下进行励磁状态与续流状态之间切换控制，分断过程通过前期吸持阶段电容所储能量给线圈加负压，快速退磁；控制算法：通过继电反馈自整定技术对PID控制参数进行在线自整定，通过电流监测环切换机制对采样线圈电流与设定保持参考电流的误差进行在线监测，当误差超出所设阈值范围电流监测环升级成电流闭环，待误差降至阈值范围内电流闭环退化为电流监测环，自动计算当前工况下的输出占空比平均值并固定该平均值为最佳占空比输出给PWM发生器，重复上述自适应切换控制过程。本发明实现电磁开关在宽电压范围内节能、无声运行的控制效果。

技术领域

本发明涉及电磁开关控制领域，特别是一种电磁开关高频吸持噪声自适应抑制方法。

背景技术

电磁开关是一种利用线圈通电产生电磁力来控制负载的电器，被广泛应用于各种工业自动控制系统及民用电器中。传统交流电磁开关噪声产生的原因有两个：一是硅钢片铁磁材料在交变磁场作用下，产生磁致伸缩引起的振动；二是当衔铁所受交流电磁吸力小于闭合位置反力时，引起衔铁的周期性振动。交流电磁开关通常采用在电磁机构上加装分磁环的方法使分磁环内外合成电磁吸力大于弹簧反力来减小动静铁心间振动，进而降低噪声。但交流电磁开关仍存在工作电压范围窄，分磁环易断裂，保持功耗大，难以优化控制等诸多不足。为实现良好控制效果，目前普遍采用电磁开关直流化控制，其中，脉宽调制控制技术因控制原理成熟、驱动拓扑灵活等优势成为电磁开关的主要控制方式之一。

基于反馈的电磁开关脉宽调制控制主要有以下几种方案：一是以线圈电流作为反馈量，通过动态调节PWM占空比来控制线圈激磁电压，达到调节线圈电流的目的。二是以线圈电压平均值作为反馈量，同样调节PWM占空比来调节线圈激磁电压，进而对激磁电压有效值进行闭环控制。三是以电流环作为内环，采用位移估算技术实时估算电磁开关动铁心位移，用位移作为外环反馈量实现位移闭环控制。对比以上几种控制方案，以线圈电流作为反馈量进行闭环调节的控制方式，直接影响电磁吸力，能够快速直接的调节电磁系统的激磁状态，便于优化控制。但电流闭环PWM控制方式下的电磁开关受高频激磁电压影响，在吸持过程中会产生一种新的噪声问题。相较于传统以工频交流方式激磁的电磁开关而言，以高频方波激磁的电磁开关在稳定吸持过程中，由于电磁机构的强感性作用，在高频方波电压的上升及下降边沿处，受线圈分布电容的影响，会产生线圈电流尖峰，再加上PWM控制下线圈电流固有的纹波，这些都会导致电磁机构发出更刺耳的高频噪声。同时，高频线圈电压幅值、吸持电流大小以及开关管操作频率也影响着高频吸持噪声的频谱分布。因此，有效控制电磁开关在高频激磁控制及宽电压范围运行下的吸持噪声十分有必要。

发明内容

有鉴于此，本发明针对电磁开关在高频方波激磁控制及宽电压范围内运行引起的高频吸持噪声问题，提供一种电磁开关高频吸持噪声自适应抑制方法，实现电磁开关吸持过程节能、无声运行。

本发明采用以下方案实现：一种电磁开关高频吸持噪声自适应抑制方法，包括以下步骤：

步骤S1：提供一线圈驱动电路，操作所述高频激磁控制方式驱动电路中的电磁开关的线圈，用以使其在稳定吸持状态下进行励磁状态与续流状态之间切换控制，分断过程通过吸持阶段电容所储能量给线圈加负压，快速退磁；

步骤S2：通过继电反馈自整定技术对PID的控制参数K_p、T_i、T_d进行在线自整定，通过电流监测环切换机制进而计算输出占空比并固定，用以使产生高频吸持噪声频段移出人耳可听噪声频段范围。