先导级射流阀控制方法

何雨昂　张东阁　岳宗帅　林强强

摘要：本文涉及的伺服阀控制器为国外某信号先导级射流阀的控制电路。该阀线性度良好、控制电路简单、截止频率高、功耗小，可在钢厂等严酷条件下执行大功率、高可靠液压伺服工作。本文分析该型號先导级射流伺服阀控制电路的工作原理。根据外部输入输出接口的信号类型及数值大小，分析内部功能组成。最终得到电路功能框图。

[关键词]伺服阀控制电路

1引言

本文分析的伺服阀控制器仅需24V供电，同时具备欠压保护、使能功能;可对使用射流管作为先导级的液压阀力矩马达提供定性能电流，并对该液压系统进行闭环调节。该电子装置是电液伺服比例控制元件或系统的重要组成单元。

2伺服阀功能框图

根据电一机械转换器的类别和受控对象的不同技术要求，先导级射流阀控制器原理、构成和参数各不相同。随着电子技术的发展，放大器的元件、线路以及结构也不断得到完善。它一般由电源转换电路、指令调理电路、闭环控制电路、功率驱动电路、位移信号调理电路和保护电路组成。功能框图如图1所示。

主要技术要求为：额定供电电压为24V，最大供电电压32V，最小供电电压18V。工作电流70mA;使能信号：大于8.5V;非使能信号：小于6.5V;电流指令范围：-10mA～+10mA;控制驱动器提供机电作动器的位移传感器+10V、+5V电源;阀芯位移：4～20mA，12mA时为零位。该阀控制器采集非接触式LVDT阀芯位移传感器的输出结果，对该信号采样放大并进行闭环控制。

3伺服阀控制器功能

伺服阀控制器电源转换电路将24V电源进行分级转换，将电压调整至各个芯片的额定工作电压;指令调理电路主要将控制设备发送，电压指令或电流指令进行信号调理;位移信号调理电路对采集阀芯位移的LVDT传感器提供激励，并采样该传感器的采样信息;闭环控制电路将指令和反馈通过模拟电路进行位置环PID运算;功率驱动电路将位置环PID运算与力矩马达线圈电流采样电阻再次进行PID运算，并将计算结果放大后供阀线圈使用。保护电路用于判断电源电压，若电压低于设定值，关断功率器件，保护控制器以免损伤。其原理框图如图2所示。

控制器使用24V电源供电，经电源变换后，转换为16V电源，供运放和比较器16V单电源供电;控制指令为-10mA一+10mA电流信号，经过差分电路后，将其转换为电压信号;控制指令后端的零位调整电路可以降低输入失调电压;由于LVDT传感器工作时需要激励，正弦波发生电路可以产生6KHz的正弦信号，为LVDT传感器提供激励;由于LVDT传感器的副边信号也为正弦波，但由于传感器的位置信号与其幅值正相关，故采用峰值检波电路检测峰值，即为阀芯线位移;控制指令与LVDT传感器的输出最终经过限幅，将电平限制在3-13V之间，保证驱动器工作的稳定;阀驱动器的功率器件为H桥，驱动器将运算结果与自身产生的15KHz的三角波进行比较，产生的PWM波通过H桥驱动力矩马达，从而使阀芯运动。

4结论

通过以上分析，明确了国外某先导级射流阀控制电路的工作方法与具备的功能。同时该电路设计方式可在今后相关产品中得到应用。

参考文献

[1]李华聪，负载敏感比例换向阀检测方法的研究[J].北京：液压与气动，2017.

[2]赵会军，电液VVA电磁阀电流驱动计算分析及试验研究[J].江苏：现代车用动力，2017.