摘要:爲了(le)提高勵磁頻(pín)率和減少發(fā)熱，使電磁流(liú)量計 能夠更(gèng)好地用于漿(jiang)液流量測量(liang)和灌裝流量(liang)測量，并長期(qi)穩定、可靠地(dì)工作，研究了(le)基于PWM控制的(de)脈沖勵磁⭐方(fāng)案，分析其工(gong)作原💃理，計算(suan)各種參數，研(yán)制實✉️際系統(tong)，進行測試和(hé)實👣驗。結果🆚表(biao)明，該系統能(néng)實現更高的(de)勵磁頻率，産(chan)生穩定的勵(lì)磁電流，極大(dà)地減小了勵(li)磁系統的功(gong)耗，能🏃去除微(wei)分幹擾對流(liu)量信号測量(liang)的影響，水流(liu)量檢定精度(dù)優于0.5級。
引言(yán)
　　電磁流量計(jì)是基于電磁(ci)感應原理工(gong)作的儀表,其(qi)中👨‍❤️‍👨的勵磁系(xi)💯統爲一次儀(yí)表中的勵磁(cí)線圈提供所(suǒ)⭐需的勵磁電(diàn)流⭐,以形成磁(cí)❌場"。勵磁系統(tong)是該類流量(liang)🐆計的重要組(zǔ)成🌈部分，也是(shi)功耗最大的(de)部分口。當測(cè)📞量通常的導(dao)電液體時,電(dian)磁流量計往(wǎng)往采用低頻(pín)🍉方波勵磁的(de)方式産生磁(cí)場,例如,采用(yòng)2.5Hz或者5Hz的勵磁(ci)🈲頻率,以便輸(shū)出信号有足(zú)夠長、穩定的(de)時間段4.,保證(zheng)較高的測量(liàng)精度;當測量(liang)漿液流量或(huò)者進行灌裝(zhuang)❓測❗量時,必須(xū)采用高🚶頻勵(li)磁,例如,12.5Hz和25Hz或(huo)者更高頻率(lǜ)‼️，以克服具有(you)11f特性的漿液(ye)噪聲影響和(he)加快儀表的(de)響應速度。爲(wèi)此,人㊙️們研究(jiu)了2種高頻勵(li)磁系統:一種(zhong)🏃‍♀️是基于線性(xing)電源工作原(yuan)理⭐的,即高低(dī)壓電源切換(huan)的勵磁系統(tǒng)[5~]);另外一種是(shì)基于開🔞關電(dian)源工作原理(lǐ)的，即脈沖🎯勵(li)磁系統l8-10]。前一(yi)種勵磁系統(tǒng)的特點是在(zai)勵磁電流穩(wen)态階段勵磁(cí)電流值不變(bian),這樣磁場就(jiù)非常穩定,保(bao)證了測量精(jīng)度",但👣是,恒流(liú)控制電路的(de)功耗較大,容(róng)㊙️易導緻勵磁(cí)🔆系統發熱，影(ying)響使用壽命(mìng)。後一種勵磁(cí)🔱系統根據開(kāi)關管的開關(guan)頻率是否受(shòu)勵磁線圈電(dian)抗的影響，分(fen)爲基于電流(liu)幅值控㊙️制的(de)勵磁系統和(he)基于電流誤(wu)差✂️控制的勵(lì)磁系統(又稱(cheng)基于PWM控制的(de)脈沖勵磁系(xi)統)。基于電流(liú)幅值控制的(de)勵磁系統采(cai)用遲滞比較(jiào)器來控制勵(lì)磁電流18.9]。該勵(lì)磁系統依靠(kào)遲滞比較器(qì)💋的上下門限(xiàn)将勵磁電流(liú)㊙️維持🤞在一個(ge)小範圍内波(bō)動,既保持勵(li)♈磁電流在穩(wen)态過程相對(dui)穩定,又使能(néng)量主要消耗(hao)在勵磁線圈(quān)上,避免電路(lù)發🥵熱。但是,這(zhè)種勵磁系統(tong)沒有考慮:當(dang)勵磁線圈的(de)💰電抗不同時(shi),勵磁電流上(shàng)升的曲線是(shi)不同的,這樣(yang)勵磁電流上(shang)升至上門限(xian)值或者下降(jiàng)至下門限值(zhí)的時間.就不(bú)同,即當勵磁(ci)㊙️線📞圈不同時(shí)✔️,勵磁電流波(bo)動的頻率就(jiu)不同;勵磁電(diàn)流的波動會(huì)🆚引入遠大于(yú)流量信号⭕的(de)微分幹擾,影(yǐng)響📞流量的測(cè)量,而波動的(de)頻率因勵磁(ci)線圈不同而(ér)存在差異,需(xu)要逐台對電(diàn)磁流量計進(jin)行處理,才能(neng)有效地抑制(zhi)📧勵磁電流波(bo)動的影響,這(zhè)在實際生産(chan)🌂中很難實現(xian)💯。基于PWM(pulsewidthmodulation)控制的(de)勵磁系統的(de)開關頻率是(shi)固定的9.10。勵磁(cí)電流在穩态(tài)階段以固定(ding)的頻率波動(dòng),不會随勵磁(ci)線圈的不同(tong)而變化,使我(wǒ)們可以采用(yong)相應的處理(li)方法來消除(chu)勵磁電流波(bo)動的影響。.但(dàn)是,文獻[9,10]沒🍉有(yǒu)披露關鍵的(de)技術細節,也(yě)沒有給出深(shen)人的分析和(hé)具體的計算(suàn)。
　　基于PWM控制的(de)脈沖勵磁系(xi)統的工作原(yuan)理和穩流控(kong)制方案,定量(liàng)計算其勵.磁(cí)頻率、開關管(guan)的開關頻率(lǜ)、勵磁系統功(gong)耗♍和勵磁線(xiàn)圈阻抗,并給(gěi)出具體的設(shè)計參數;研制(zhi)了💚基于PWM控制(zhi)的脈🌍沖勵磁(ci)系統的電磁(cí)流量計,進🔆行(háng)了實驗驗證(zheng)。
2基于PWM控制的(de)脈沖勵磁系(xì)統
2.1工作原理(li)
　　針對勵磁線(xiàn)圈是感性負(fù)載、流過其電(diàn)流不能突變(biàn)的特✨點👄,PWM控✨制(zhi)電路控制開(kāi)關管将勵磁(ci)電源間斷地(di)🚩施加在勵磁(cí)線圈上,實現(xiàn)勵磁電流的(de)變化和穩定(ding),其工作原理(li)如圖1所示。

　　取(qǔ)樣電阻與勵(lì)磁線圈串聯(lian),其上的壓降(jiang)反映流過勵(li)磁線圈的電(dian)流值。PWM控制電(diàn)路根據勵磁(cí)電流值輸出(chu)控制信号,由(you)驅動電路🥰完(wán)成電平轉換(huan)後導通和關(guān)斷開☔關管,以(yǐ)🙇🏻控制勵磁電(dian)流。在勵磁🎯電(diàn)流上升時,始(shǐ)終導通開關(guan)管,将勵磁電(diàn)壓🔱一直加在(zài)勵磁線圈♻️.上(shang),以加速勵磁(ci)電流的上升(sheng);在勵磁電流(liu)達到穩态💚值(zhi)時,控制開關(guan)管頻繁通斷(duan),将勵磁電源(yuan)電壓以固🔞定(dìng)的頻率加在(zai)勵磁線圈上(shang),維持勵🌐磁電(dian)流的基本穩(wěn)定，即以固定(ding)的頻👨‍❤️‍👨率進行(háng)很小幅度的(de)波動。在勵👌磁(cí)電流.上🈲升到(dào)穩态階🈚段的(de)過程中,加在(zài)勵磁線圈🐆。上(shang)的電壓E和勵(lì)磁電流i随時(shi)間t變化的波(bo)🚶形如圖2所♊示(shi),其中,實線💯爲(wèi)加在勵磁線(xiàn)圈上的電壓(ya)變化情況,虛(xū)線💁爲勵磁電(diàn)流變化情況(kuang),Enx表示最大勵(li)磁電壓,1表示(shi)勵磁電⛹🏻‍♀️流的(de)穩态平均值(zhi)。

　　該勵磁方式(shi)的特點是:在(zai)勵磁電流穩(wěn)态階段,開關(guān)管不停地通(tong)斷,使勵磁電(dian)流做小幅度(dù)的穩定波動(dòng)🤞，将勵磁電壓(yā)盡可能降在(zai)勵磁線圈上(shang),避免勵磁系(xì)統發熱,同時(shi),勵磁電流❓固(gu)定的波動頻(pin)率便于消除(chú)其引人的幹(gàn)擾。
2.2勵磁頻率(lü)
　　基于PWM控制的(de)脈沖勵磁系(xì)統可以實現(xiàn)更高的勵磁(cí)頻率㊙️,以滿🏃🏻足(zu)漿液流量測(cè)量和灌裝流(liu)量測量。在勵(li)🌈磁的開始階(jiē)段,勵磁電流(liú)在勵磁電源(yuán)的作用下快(kuai)速上升至穩(wen)态階段。勵磁(cí)電流i與勵磁(cí)線圈上所加(jiā)電壓E之間的(de)關系爲❌:

　　可見(jian)，勵磁電流值(zhi)變化量相同(tóng),其所需的時(shi)間與勵磁線(xiàn)👨‍❤️‍👨圈✏️兩♋端施加(jiā)的電壓成反(fan)比。所以，基于(yú)PWM控制的脈沖(chòng)勵磁系統可(ke)通過提供更(gèng)高的勵磁電(dian)壓來減小勵(li)磁電流上✍️升(sheng)到穩态值的(de)💋時間,實❓現更(geng)高的勵磁頻(pin)率。勵磁電流(liú)的穩态平均(jun1)值1。在穩态階(jie)段的時間需(xu)至少保🧡持t,以(yi)保證電磁流(liu)量計的測量(liàng)。勵磁電流上(shàng)升的時間爲(wei):

　　式中tg爲勵磁(ci)時序的死區(qū)時間。以DN40 電磁(cí)流量計 爲例(lì),基于PWM控制的(de)脈沖勵磁系(xì)統中勵磁電(diàn)壓爲80V,勵磁💯電(diàn)🏃‍♀️流爲240mA,勵❤️磁線(xian)圈電感值爲(wèi)200mH、電阻值爲56Q,則(zé)勵磁電流上(shang)升時間t。爲650μs。若(ruò)電磁流量計(ji)實現準确測(cè)量需要勵磁(cí)電流保持2ms的(de)穩态時間,其(qi)勵磁時序的(de)死區時💘間爲(wei)150μs,則該勵磁系(xi)統能實現的(de)最高勵磁頻(pin)率可以🙇🏻達到(dào)約178Hz。如果✉️進一(yī)步提高勵磁(ci)電源的電壓(ya)，.則可以實現(xian)更高的☎️勵磁(ci)頻率,而普通(tong)勵磁系統的(de)勵🍓磁頻率僅(jǐn)爲5Hz和6.25Hz。
2.3開關管(guǎn)的開關頻率(lǜ)
　　基于PWM控制的(de)脈沖勵磁系(xi)統會在電磁(ci)流量計測量(liang)時引人微分(fèn)幹擾,而微分(fen)幹擾是由勵(lì)磁電流波動(dòng)而造成的㊙️周(zhōu)期信号,其頻(pín)率與開關管(guan)的開關頻率(lǜ)相等,便于采(cǎi)用相應的方(fāng)法來抑制甚(shèn)🌈至消除;電磁(cí)💁流量計輸出(chū)的流量信号(hào)也是周期信(xin)号,其頻率與(yu)勵磁頻率相(xiàng)等。因此,可以(yi)把開關管的(de)開關頻率控(kòng)❓制在遠遠高(gāo)于流量信号(hao)頻率的頻段(duàn),并采用💞硬件(jian)低通濾波🚩器(qì)對微分幹擾(rao)進行衰減。
電(dian)磁流量計輸(shu)出流量信号(hao)頻段主要在(zai)200Hz.以下。爲此:設(shè)置硬件低通(tong)濾波器的截(jie)止頻率爲流(liu)量信号頻率(lü)的5~10倍,即大約(yue)爲幾🔴千Hz;設置(zhì)開關管的開(kāi)關頻率爲☁️硬(yìng)件低通濾波(bo)器截止頻率(lǜ)的10倍左右，即(jí)大約爲幾十(shi)kHz。這樣硬件低(dī)通濾波器不(bú)僅可以消除(chu)💯輸出信号中(zhong)噪聲的幹擾(rǎo)，還可以極大(da)地抑制電流(liu)波動所帶來(lái)的微分幹擾(rǎo)🔴。
2.4勵磁功耗分(fèn)析.
　　在基于PWM控(kòng)制的脈沖勵(lì)磁系統中,開(kāi)關管位于勵(li)磁電源和勵(li)磁線圈之間(jiān)，以維持勵磁(ci)電流的穩定(ding),爲勵磁系統(tǒng)中功耗最大(da)的電路單元(yuán)。開關管的損(sǔn)耗主要表現(xian)爲導通損耗(hao)和開關損耗(hào)。導通損耗是(shi)開♍關管在導(dao)✉️通狀态下,開(kāi)關管的導通(tong)電阻的功率(lǜ)。由于勵磁電(diàn)流爲數百mA,開(kāi)關管的導通(tong)電✨阻爲數十(shi)mI,所以，開關管(guǎn)的☎️導通損耗(hao)非常小。開關(guan)損耗爲開關(guan)管從導通(關(guān)斷)轉換爲關(guān)斷🌈(導通)時的(de)所有損耗。開(kāi)關👈頻率越高(gao),開關損耗就(jiù)越大,所以,開(kāi)關☔管的開關(guān)損🔆耗反映了(le)勵磁系統的(de)功耗。當開關(guan)管接勵磁線(xian)圈時,開關損(sǔn)耗爲[12]:

　　式中:Idmax爲(wèi)流過開關管(guǎn)的最大電流(liu);tc爲開關管由(yóu)關斷(導通)到(dào)導🈲通(關斷)的(de)轉換時間;f.sw爲(wei)開關管的開(kai)關頻率。
以DN40電(diàn)磁流量計爲(wèi)例,基于PWM控制(zhì)的脈沖勵磁(cí)系統的勵磁(ci)電壓爲80V，勵磁(ci)電流爲240mA,開關(guan)管的開關頻(pín)率爲20kHz,開關管(guǎn)開關的轉換(huàn)時間爲🚩100ns,則開(kai)關管的開關(guan)損耗約爲38.4mW。
2.5勵(li)磁線圈阻抗(kàng)
　　合理地設計(jì)勵磁線圈的(de)直流電阻值(zhí)和電感值，有(you)助于減小勵(li)✍️磁電流的波(bō)動幅值,使基(ji)于PWM控制的脈(mo)沖勵✌️磁系統(tǒng)工🐆作在🚶最佳(jia)狀态。
　　由式(1)和(hé)式(2)可知,當勵(li)磁電壓固定(dìng)時,勵磁電流(liu)的變化過程(chéng)取決于勵磁(cí)線圈的電感(gǎn)值和直流電(diàn)阻值。電感值(zhí)由勵磁線圈(quan)的匝數決定(dìng)。當勵磁線圈(quān)通人一--定的(de)💰電流時,測量(liàng)管内的磁場(chang)與勵磁線圈(quān).的匝數成正(zhèng)比⛹🏻‍♀️。爲了保證(zheng)電磁流量計(ji)正常測💃量所(suo)需要的磁場(chang)強度,勵磁線(xiàn)圈的匝數一(yī)般不宜變化(huà),此時,可以通(tong)過改變🌈勵磁(cí)線圈的線徑(jing)來調整直流(liú)🐇電阻。
忽略開(kāi)關管上的壓(yā)降,那麽,勵磁(ci)線圈兩端的(de)電壓就等于(yu)勵磁電壓:


式(shi)中Rmax爲勵磁線(xiàn)圈的直流電(diàn)阻值的最大(dà)值。
　　勵磁電流(liu)在穩态階段(duan)的波形示意(yì)圖如圖3所示(shi)，其中，勵磁‼️電(dian)流穩态階段(duan)的Is波動周期(qī)爲Tf，波動幅值(zhí)爲Ic，設允許勵(lì)磁電流最大(dà)波👌動幅值爲(wèi)Imax，則Ic＜Imax。近似認爲(wèi)在穩态階段(duan)勵磁電流上(shàng)升的斜率是(shi)固定值，等于(yú)勵磁電流在(zai)穩态值處的(de)斜率(圖3中a點(diǎn)處的斜率)。由(yóu)于♋在勵磁電(diàn)流🈲穩态階段(duan)，在開關管的(de)一個開關周(zhōu)期🌈内，勵磁電(diàn)流📐的變化量(liang)爲0，因此，僅研(yán)究勵磁電💚流(liú)在穩态階段(duan)的上升過程(cheng)。

　　所以，爲了使(shǐ)基于PWM控制的(de)脈沖勵磁系(xi)統在設定的(de)開關頻🔅率下(xia)正常工作，且(qiě)勵磁電流值(zhí)在穩态階段(duan)的波動幅♈值(zhí)小于Imax，勵磁線(xian)圈的直流電(diàn)阻值需要滿(mǎn)🏃‍♀️足式(7)和式(13)所(suo)決定的範圍(wei)。
　　考慮到勵磁(ci)線圈的直流(liu)電阻值受溫(wen)度影響較大(da)和♈電磁流量(liàng)計的整機功(gōng)耗，勵磁線圈(quān)的直流電阻(zǔ)值一般直接(jiē)取下限值。以(yi)DN40電磁流量計(jì)爲例，勵磁電(diàn)♻️壓爲80V，勵磁電(diàn)流在穩态階(jiē)段的平均值(zhí)爲240mA，開關管的(de)😘開關頻率爲(wèi)20kHz，勵磁線圈的(de)電感值爲0.2H，勵(lì)磁電流在穩(wen)♋态階段的波(bo)動幅值要小(xiao)于5mA，勵磁線圈(quān)㊙️的直流電阻(zǔ)⭐值的取值範(fan)圍爲167Ω至333Ω。通過(guò)調整勵磁線(xiàn)圈的線徑把(bǎ)直流電阻值(zhi)設置成167Ω，這樣(yàng)🍉既可以最大(dà)限度地克服(fú)溫升帶來的(de)影響，又可以(yǐ)使電磁流量(liàng)計的整機功(gong)耗最小。
3PWM控制(zhì)的脈沖勵磁(cí)系統研制
3.1系(xi)統框圖
　　研制(zhì)的基于PWM控制(zhi)的脈沖勵磁(ci)系統主要由(you)勵磁電源、能(néng)量回饋電路(lu)、勵磁線圈驅(qu)動電路、檢流(liu)電路、邏輯電(diàn)路、PWM控制電路(lù)和✨勵磁時序(xù)産生電路組(zu)成，如圖4所示(shì)。其中，能量🔴回(huí)饋電路

　　在開(kāi)關管關斷時(shí)回收勵磁線(xiàn)圈中的能量(liang)，并在開🐇關⛹🏻‍♀️管(guǎn)導🌈通時把收(shōu)集的能量回(huí)饋給勵磁線(xiàn)圈，提高能量(liàng)利用率;勵🐉磁(cí)線圈驅動電(diàn)路改變勵磁(ci)線圈中電流(liu)的🐉方向，實現(xiàn)方波🏒勵磁，抑(yì)制電極🐉極化(huà)，也維持勵磁(ci)電流穩定，爲(wei)勵磁線圈提(tí)供續流回路(lu);檢流電路獲(huo)取流過勵磁(cí)線圈的🈲電流(liu)值;邏輯電路(lu)爲勵磁❄️線圈(quān)驅動電路提(ti)供控制信号(hào);PWM控制電路維(wéi)持✊流過💃🏻勵磁(cí)線圈的電流(liú)值，在電流值(zhí)上升時，産生(sheng)占空比爲🤩1的(de)方波，加快勵(li)磁電流的上(shang)升，在電流值(zhí)達到穩♍态值(zhí)時産生頻率(lü)固定、占空比(bǐ)自可調的PWM波(bō)形，以在👣勵磁(ci)線圈中産生(shēng)穩定的電流(liu)值;勵磁時序(xù)産生電路用(yong)來設定❤️電磁(cí)流量計的勵(lì)磁頻率。
3.2勵磁(ci)線圈驅動電(diàn)路
　　勵磁線圈(quān)驅動電路主(zhu)要由H橋開關(guān)電路和H橋驅(qu)動電路組成(chéng)🤞，如🧡圖5所示。H橋(qiáo)開關電路由(yóu)4個NMOS管組成，受(shòu)H橋驅動電路(lu)控制，其中，Q3和(hé)Q4爲控制勵磁(ci)電流穩定的(de)開關管，實現(xiàn)脈沖勵磁，Q1和(he)Q2用來改變勵(li)磁電流方向(xiàng)的開關管;H橋(qiáo)驅動電路主(zhǔ)要由電平轉(zhuǎn)換電路和光(guāng)耦組成，其中(zhong)，P1和P2是光耦，T1和(hé)T2是電平轉換(huàn)電路。CT_1，CT_2，CT_3和CT_4分别(bié)是Q1，Q2，Q3和Q4的控制(zhì)信号;VFB是由單(dan)刀雙擲開關(guān)S1輸出的檢流(liú)電阻上的電(dian)壓信号。在H橋(qiáo)開關電路的(de)低端和地之(zhi)間☁️接入兩個(gè)檢流電阻👨‍❤️‍👨，這(zhe)2個檢流電阻(zǔ)通🔆過開關進(jin)行🈲選擇，以保(bao)證在勵磁電(dian)✨流方向切換(huan)時，單刀雙擲(zhi)開關輸出的(de)勵磁電流值(zhi)總爲正，實現(xiàn)對勵磁電流(liu)的準确控制(zhì)。

3.3PWM控制電路
　　PWM控(kong)制電路主要(yào)由誤差放大(da)器和PWM電路組(zu)成，如圖6所示(shi)。誤差放大器(qi)對基準值和(hé)電流值進行(hang)比較并放大(dà)誤差。PWM電🌐路根(gēn)據放大後的(de)誤差信号産(chǎn)生控制開關(guān)管所♋需要的(de)信号。PWM控制電(dian)路實時檢測(ce)勵磁電流值(zhi)，并根據📧勵磁(ci)電流的大小(xiao)輸⭐出頻率固(gu)定、占空比自(zì)可調的PWM波形(xing)，以在勵磁線(xian)圈中産生波(bō)動較小、穩定(ding)的電流值。

4性(xing)能測試和檢(jian)定實驗
　　爲了(le)考核基于PWM控(kong)制的脈沖勵(lì)磁系統的性(xing)能，将其與🙇🏻國(guo)内某公司生(sheng)産的口徑爲(wei)40mm的電磁流量(liang)計一次🚩儀表(biao)相配📞合，測試(shì)其能夠實現(xian)的最高勵磁(cí)頻率、勵磁電(diàn)流在穩态段(duàn)的波動情況(kuang)和流量信号(hao)的穩定性，對(duì)比不同勵磁(cí)系統的功耗(hào)💘，進行水流量(liàng)檢定實🐪驗。
4.1勵(lì)磁頻率測試(shi)
　　在80V勵磁電壓(yā)下，做160Hz勵磁頻(pin)率的實驗測(cè)試。當勵磁電(diàn)流爲240mA時💚，約經(jīng)0.8ms就進入了穩(wen)态。而采用基(jī)于高低壓電(diàn)源切換的勵(li)磁♌方式，當高(gao)壓爲80V、維持電(dian)流穩定的低(di)壓爲17V、勵磁電(dian)流爲180mA時，由⭐于(yu)電源🧡的切換(huàn)💛導緻勵磁系(xi)統需要從一(yī)個工作狀态(tai)轉移到另一(yī)個🌈工作狀态(tài)，這個轉移過(guò)程所需要的(de)時間要大于(yú)勵磁電流的(de)上升時間，因(yīn)此，勵磁電流(liu)無法進入穩(wen)态。
4.2勵磁電流(liú)和PWM控制電路(lu)輸出電壓測(cè)試
　　分别用示(shì)波器的普通(tong)探頭和電流(liú)探頭測試PWM控(kòng)制電路✉️輸出(chū)的信号和流(liú)過勵磁線圈(quan)的電流值。測(cè)試結果表明(míng):在勵磁電流(liu)上升時，PWM控制(zhi)電路輸出占(zhan)空比爲1的信(xìn)号;在勵磁電(dian)流進入穩态(tài)時，發出頻率(lǜ)固定的脈沖(chòng)💋控制信号。在(zai)勵磁電流穩(wěn)态段，開關管(guan)的頻率約爲(wèi)20kHz。勵⭐磁電流經(jīng)過截止頻率(lǜ)爲2kHz的四階巴(bā)特沃斯濾波(bō)後，在穩态段(duàn)的最大波動(dòng)值僅約爲3.7mA，比(bǐ)較穩定。
4.3基于(yú)PWM控制的脈沖(chòng)勵磁系統功(gōng)耗測試
　　由于(yú)勵磁電源輸(shū)入的功率主(zhǔ)要由基于PWM控(kong)制的脈沖勵(lì)磁系統和勵(li)磁線圈承擔(dān)，所以，隻要測(ce)出勵磁電源(yuan)的輸入功率(lü)和勵磁線圈(quan)的功率，就可(ke)以得到基于(yu)PWM控制的脈沖(chong)勵磁系統的(de)功率。根據勵(lì)磁電源的輸(shu)入電♌壓和輸(shū)入電流可以(yi)計算出輸入(rù)功率，根據勵(lì)磁電流和勵(li)磁線圈的等(děng)效直流電阻(zǔ)可以計算出(chu)勵磁線圈的(de)功率。基于高(gāo)低壓電源切(qie)換勵磁系統(tong)的功率計算(suan)方法相同。
勵(lì)磁頻率設爲(wei)12.5Hz、所配DN40一次儀(yi)表的勵磁線(xian)圈直流電阻(zu)爲56Ω時，比較基(ji)于高低壓電(dian)源切換的勵(lì)磁系統與基(ji)于PWM控制的脈(mo)👣沖勵磁系🥵統(tong)的功耗。基于(yú)高低壓電源(yuán)切換勵磁系(xi)統所用🙇🏻的勵(li)磁電源的高(gao)壓爲80V，相應的(de)輸入電流爲(wèi)12mA;低壓爲24V，相應(ying)的♉輸入電流(liú)爲176.8mA。根據一📧個(ge)勵磁周期内(nei)高壓和低壓(ya)各自工作的(de)時間，計算出(chu)勵磁電源輸(shū)入功率約爲(wèi)5.20W。流過勵磁線(xiàn)圈的勵磁電(dian)流爲178mA，根♊據勵(lì)磁線圈的💋直(zhí)流電阻，計算(suan)出勵磁線圈(quān)消耗的功率(lǜ)約爲1.77W。因此，得(de)出勵磁系統(tong)🍓承擔的功🔞率(lü)約爲3.43W。基于PWM控(kòng)制的脈沖勵(lì)磁系統的勵(lì)磁電壓爲♌76V，輸(shū)入電流爲66.7mA，勵(lì)磁電流爲240mA，所(suo)以，勵磁電源(yuán)輸入功率約(yuē)爲5.07W，勵磁線圈(quan)消耗的功率(lü)約爲3.23W，消耗在(zai)該勵磁系統(tong)上的功率約(yuē)爲1.84W。
　　可見，基于(yú)PWM控制的脈沖(chòng)勵磁系統的(de)勵磁電流比(bǐ)基🧡于高❓低壓(yā)😍電源切換勵(lì)磁系統的大(dà)了34.83%，而前者承(cheng)擔的功率僅(jǐn)爲後者的53.64%。這(zhe)說明基于PWM控(kòng)制的脈沖勵(li)磁系統消耗(hào)的功率主要(yao)集中在🤟一次(ci)儀🌈表的勵磁(ci)線圈，所以，可(kě)🌈有效地解決(jué)勵磁系統的(de)發熱問題。
4.4水(shuǐ)流量檢定實(shí)驗
　　基于PWM控制(zhi)的脈沖勵磁(cí)系統可以實(shi)現更高的勵(li)磁頻率，有效(xiào)地抑制漿液(ye)噪聲，但是，能(neng)否保證水流(liu)量測量的精(jīng)度和🐪穩定性(xing)，需要實驗驗(yan)證。爲此，利用(yòng)精度等級爲(wei)0.2的水流量檢(jiǎn)㊙️定裝置，采用(yòng)容積法，對研(yan)制的基于PWM控(kong)制的脈沖勵(li)磁系統進行(háng)水流量檢定(dìng)實驗。水流量(liàng)檢👣定的最小(xiǎo)流速爲0.49m/s，最大(dà)流速爲7.13m/s，共檢(jian)定了12個流量(liàng)點，每點重複(fú)檢定3次。實驗(yan)結果表明:最(zuì)大❤️測量誤差(chà)小于0.34%，重複性(xing)誤差小于0.04%，精(jing)度優于0.5級。
5結(jie)論
(1)設計了基(ji)于PWM控制的脈(mo)沖勵磁系統(tǒng)方案，分析了(le)工作原理，計(ji)算了勵磁頻(pin)率、勵磁電流(liu)穩态階段的(de)調制頻率、勵(li)磁功耗和阻(zǔ)抗。
(2)研制基于(yu)PWM控制的脈沖(chòng)勵磁系統，實(shi)現了更高的(de)勵磁頻率。當(dang)勵磁供電電(dian)源升高至80V時(shí)，勵磁電流進(jin)入🚶穩态的時(shí)間僅爲0.8ms，可以(yǐ)實現160Hz的勵磁(ci)頻率。勵磁系(xì)統能産生比(bǐ)較穩定的勵(li)磁電流值，在(zai)勵磁電流穩(wen)定時，勵磁電(dian)流的波動小(xiǎo)于5mA。
(3)基于PWM控制(zhì)的脈沖勵磁(ci)系統的勵磁(cí)電流更大，而(ér)消耗的功率(lǜ)僅爲基于高(gāo)低壓電源切(qie)換的53.64%，有效地(di)解決了勵磁(ci)系統的發熱(rè)問題。
(4)水流量(liang)檢定結果表(biao)明，基于PWM控制(zhi)的脈沖勵磁(ci)系統的電磁(cí)流🧡量計的測(cè)量精度優于(yu)0.5級，這說明研(yán)制的勵磁系(xi)統能爲電磁(ci)流量計的精(jīng)度高測量提(tí)供保證。

以上(shàng)内容源于網(wang)絡，如有侵權(quan)聯系即删除(chú)!