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(liàng)和灌裝流量(liang)測量，并☀️長期(qi)穩定🚶‍♀️、可靠地(di)工作，研究了(le)基于PWM控制的(de)脈沖勵磁方(fang)案，分析其工(gōng)作原理，計算(suàn)各種參數，研(yan)制實際系統(tong)，進行測📞試和(he)實驗。結果表(biao)明，該系統能(néng)實現更高的(de)勵🎯磁頻率，産(chǎn)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(wēi)分幹擾對流(liu)量信号測量(liàng)的影響，水流(liú)量檢定精✔️度(du)優于0.5級。
引言(yán)
　　電磁流量計(ji)是基于電磁(ci)感應原理工(gong)作的儀表,其(qí)中的勵磁系(xì)統爲一次儀(yi)表中的勵磁(ci)線圈提供所(suo)需的勵磁電(diàn)流㊙️,以形🧡成磁(cí)場"。勵磁系統(tǒng)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(ce)量通常的導(dao)電液體時,電(dian)磁流量計往(wang)往采用低頻(pín)方波勵磁的(de)方式産生磁(cí)場,例如,采用(yong)2.5Hz或者5Hz的勵磁(cí)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(liang)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(lì)磁,例如,12.5Hz和25Hz或(huo)者🏃🏻更高頻率(lü)，以克服具🈲有(yǒu)11f特性的漿液(ye)噪聲🙇‍♀️影響和(he)加快儀表的(de)👈響應速度。爲(wei)此,人們研究(jiū)了2種高頻勵(lì)磁💃系統:一種(zhǒng)是基于線性(xing)電源工作原(yuán)理的,即高低(dī)壓電源切換(huan)的勵磁系統(tong)[5~]);另外一種是(shì)基于開✏️關電(diàn)源工作原理(lǐ)的，即脈沖🍉勵(lì)磁系統l8-10]。前一(yi)種勵磁系統(tong)🐆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(jiu)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(ci)系統根據開(kai)關管的開關(guān)頻率是否受(shòu)勵磁線圈電(dian)抗的影響，分(fèn)爲基于電㊙️流(liu)🍉幅值控制的(de)勵磁系統和(hé)基于電流誤(wu)差控制的勵(li)磁系統(又稱(cheng)♻️基于PWM控制的(de)脈沖勵磁系(xì)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(li)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(xian)将勵磁電流(liu)⭕維持🏒在一個(ge)小範圍内波(bo)動,既保持勵(lì)磁電流在穩(wěn)态過程相對(duì)穩定,又使能(neng)量主要消耗(hao)在勵磁線圈(quān)上,避免電路(lù)發熱。但是,這(zhe)種勵磁系統(tǒng)沒有考慮:當(dāng)勵磁線圈的(de)💋電抗不📞同時(shí),勵磁電流上(shàng)升的曲線是(shì)不同的,這樣(yang)勵磁電流上(shàng)升至💰上門限(xiàn)值或者下降(jiang)㊙️至下門限值(zhí)的時👨‍❤️‍👨間.就不(bu)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(hui)引入遠大于(yú)流量信号的(de)微分幹擾,影(yǐng)響流量的測(ce)量,而波動的(de)☁️頻率因勵磁(ci)線圈不同而(ér)存在差異,需(xū)要逐台對電(diàn)磁流量計進(jin)行處理,才能(neng)有效地抑制(zhì)勵磁電流波(bō)動的影響,這(zhè)在實💛際生産(chǎn)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(dong),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(lǐ)方法來消除(chu)勵磁電流波(bō)動的影響。.但(dàn)是,文獻[9,10]沒有(you)披露關鍵的(de)技術細節,也(ye)沒有給出深(shēn)🛀人的分析和(he)具體的計算(suàn)。
　　基于PWM控制的(de)脈沖勵磁系(xì)統的工作原(yuan)理和穩流控(kong)㊙️制方案,定量(liàng)計算其勵.磁(ci)頻率、開關管(guan)的開關頻率(lǜ)、勵磁系統功(gōng)耗和勵磁線(xian)圈阻抗,并給(gei)出具體的設(shè)💘計參數;研制(zhi)了基于PWM控制(zhi)的脈沖勵磁(cí)系統的電磁(ci)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(xi)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(bian)的特點,PWM控制(zhì)電路控制開(kāi)關管将勵磁(cí)電源間斷地(di)施加在勵🔅磁(ci)線圈上,實現(xian)勵磁電流的(de)變化和穩定(ding),其工作原理(lǐ)如圖1所示。

　　取(qǔ)樣電阻與勵(lì)磁線圈串聯(lián),其上的壓降(jiang)反映流過勵(lì)磁線圈的電(dian)流值。PWM控制電(diàn)路根據勵磁(ci)電流值輸出(chū)控制信号,由(yóu)驅動👅電路完(wan)成電平轉換(huàn)後導通和關(guān)斷開🌐關管,以(yi)控制勵磁電(diàn)流。在勵磁電(dian)流上升時,始(shi)終導通開關(guān)管,将♌勵磁電(dian)壓一直加在(zài)勵磁線圈.上(shàng),以加速勵磁(cí)電流的上升(sheng);在勵磁電流(liu)達到穩态值(zhí)時,控制開‼️關(guān)管頻繁通斷(duàn),将勵磁電源(yuan)電壓以固定(ding)的頻率加在(zai)勵磁線圈上(shang),維持勵磁電(dian)流的基本穩(wen)定，即以固定(dìng)的頻率進行(hang)很小幅度的(de)😘波動。在勵磁(ci)電流.上升到(dao)穩态階㊙️段的(de)過💚程中,加在(zài)勵磁線圈。上(shang)的電壓E和勵(li)磁電流i随時(shi)間t變化的波(bō)形如圖2所⭕示(shì),其中,實線🈲爲(wei)加在勵磁線(xiàn)圈上的電壓(ya)變化情況👉,虛(xu)線爲勵磁電(dian)流變化情況(kuang),Enx表示最大勵(lì)磁電壓,1表示(shì)勵磁電☀️流的(de)穩态平均值(zhí)。

　　該勵磁方式(shì)的特點是:在(zai)勵磁電流穩(wen)态階段,開關(guan)管不㊙️停😍地🐉通(tong)斷,使勵磁電(dian)流做小幅度(du)的穩定波動(dòng)，将勵磁電壓(yā)盡可能降在(zài)勵磁線圈上(shang),避免勵磁系(xi)統發熱🔞,同時(shi),勵♋磁電流固(gu)定的波動頻(pín)率便于消除(chu)🈲其引人的幹(gan)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(ci)頻率,以🌈滿🔴足(zú)🌍漿液流量測(cè)量和灌裝流(liu)量測量。在勵(lì)🐆磁的開始階(jie)段🚩,勵磁😍電流(liú)⚽在勵磁電源(yuán)的作用下快(kuài)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(zhí)變化量相同(tóng),其所需的時(shi)間與勵磁線(xian)🏃‍♂️圈兩端施加(jia)的電壓成反(fan)比。所以，基于(yú)PWM控制的脈沖(chong)勵磁系統可(ke)通過提供更(gèng)高的勵磁電(diàn)壓來減小勵(li)磁電流上升(shēng)到穩态值的(de)💃🏻時間,實現更(gèng)高的勵磁頻(pin)率。勵磁電流(liu)的穩态平均(jun1)🆚值1。在穩态🔞階(jie)段的時間需(xū)至少保持t,以(yi)保證電磁流(liú)量計的測量(liang)。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(li),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(dian)流♍爲240mA,勵磁線(xian)圈電感值爲(wei)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(jì)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(pín)率可以達到(dao)約178Hz。如果進一(yi)步提高🌐勵磁(cí)電源的電壓(yā)，.則可以實現(xian)更高的勵磁(ci)頻率,而普通(tōng)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(xì)統會在電磁(ci)流量計測量(liàng)🌈時引人♋微🌈分(fèn)幹擾,而微分(fèn)幹擾是由勵(lì)磁電流波動(dòng)而造成的周(zhou)期信号,其頻(pín)率與開關管(guǎn)的開關頻率(lü)相等,便于采(cai)用相應的方(fāng)法來⛱️抑制甚(shèn)至消除;電磁(cí)流量計輸出(chu)的流量信号(hào)也是♻️周期信(xìn)号,其頻率與(yǔ)勵磁頻率相(xiang)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(hào)頻率的頻段(duan),并采用硬件(jiàn)低通濾波器(qì)對微分幹擾(rao)進行衰減🏃。
電(dian)磁流量計輸(shū)出流量信号(hao)頻段主要在(zài)200Hz.以下。爲此:設(shè)⭕置硬件低通(tōng)濾波器的截(jié)止頻率爲流(liú)量信号頻率(lǜ)的🈲5~10倍,即👈大約(yuē)爲幾千Hz;設🥰置(zhi)開關管的開(kai)關頻率爲硬(ying)件低通濾波(bo)器截止頻率(lǜ)的10倍左右🏃‍♂️，即(ji)大約爲幾十(shí)kHz。這樣硬件低(di)通濾波器不(bu)僅可以消除(chú)輸出信号中(zhong)噪聲的幹擾(rǎo)，還可以極大(da)地抑制電流(liú)波動所帶來(lái)的微分幹擾(rǎo)。
2.4勵磁功耗分(fen)析.
　　在基于PWM控(kòng)制的脈沖勵(lì)磁系統中,開(kai)關管位于勵(li)磁♈電♋源和勵(lì)磁線圈之間(jian)，以維持勵磁(cí)電流的穩定(dìng),爲勵磁系統(tǒng)中功🧑🏾‍🤝‍🧑🏼耗最大(da)的電路單元(yuán)。開關管的損(sun)耗主要表🌂現(xian)爲導通損耗(hào)🥰和開關損耗(hao)。導通損耗是(shì)開🚶關管在導(dǎo)通狀态下💔,開(kāi)關管的導通(tōng)電阻的功率(lǜ)。由于勵磁電(dian)流爲數百mA,開(kāi)關管的導通(tōng)電阻爲數十(shi)mI,所💰以，開關管(guan)的📐導通損耗(hao)非常小。開關(guan)損耗爲開關(guān)管從導通(關(guān)斷)轉換爲關(guan)斷(導通)時的(de)所有損耗。開(kāi)關頻率越高(gāo),開關損耗就(jiu)越大,所以,開(kai)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(liú);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(wèi)開關管的開(kāi)關頻率。
以DN40電(dian)磁流量計爲(wèi)例,基于PWM控制(zhì)的脈沖勵磁(cí)系統的勵🙇‍♀️磁(cí)🛀🏻電壓爲80V，勵磁(ci)電流爲240mA,開關(guan)管的開關頻(pin)率爲20kHz,開關管(guǎn)開關的轉🍉換(huan)時間爲100ns,則開(kāi)關管的開關(guan)損耗約爲38.4mW。
2.5勵(lì)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(yǒu)助于🚶‍♀️減小勵(li)☂️磁電流的波(bo)動幅值,使基(jī)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(cheng)取決于勵磁(ci)線圈的電感(gǎn)值和直流電(dian)阻值。電感值(zhi)由勵磁線圈(quān)的匝數決定(ding)。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(zheng)比。爲了保證(zhèng)電磁流量⭐計(ji)正常測量所(suo)需要的磁場(chǎng)強度,勵磁線(xiàn)圈的✔️匝數一(yi)般不🥰宜變化(huà),此時,可以通(tong)過改📞變勵磁(cí)線圈的線徑(jìng)來調整直流(liú)電阻。
忽略開(kai)關管上的壓(ya)降,那麽,勵磁(cí)線圈兩端的(de)電壓就等于(yú)勵磁電壓:


式(shi)中Rmax爲勵磁線(xiàn)圈的直流電(dian)阻值的最大(dà)值。
　　勵磁電流(liu)在穩态階段(duan)的波形示意(yi)圖如圖3所示(shi)，其中，勵磁☂️電(dian)流穩态階段(duàn)的Is波動周期(qi)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(wei)Imax，則Ic＜Imax。近似認爲(wèi)在穩态階🐆段(duàn)勵磁電流上(shàng)升的斜率是(shi)固🏃‍♂️定值，等于(yú)勵磁電流在(zài)💛穩态值處的(de)斜率(圖🌈3中a點(diǎn)處的斜率)。由(you)于在勵磁電(diàn)流穩态階段(duan)，在開關管的(de)一個開關周(zhou)期内，勵磁電(diàn)流的🆚變化量(liàng)爲0，因此，僅研(yán)究勵磁電流(liu)在穩态階段(duan)的上升🌈過程(chéng)。

　　所以，爲了使(shi)基于PWM控制的(de)脈沖勵磁系(xi)統在設定的(de)開☁️關頻率下(xià)正常工作，且(qiě)勵磁電流值(zhi)在穩态階段(duàn)的波動幅值(zhi)小于Imax，勵磁線(xian)圈的直流電(dian)阻值需要滿(man)足式(7)和式(13)所(suǒ)決定的範圍(wei)。
　　考慮到勵磁(ci)線圈的直流(liú)電阻值受溫(wen)度影響較大(dà)🐪和✔️電磁流👄量(liang)計的整機功(gong)耗，勵磁線圈(quān)的直流電阻(zǔ)值一般直接(jiē)取下限值。以(yǐ)DN40電磁流量計(jì)爲例，勵磁電(dian)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(wei)20kHz，勵磁線圈的(de)電感值爲0.2H，勵(lì)磁電流在穩(wěn)态階段的波(bo)♊動幅值要小(xiǎo)🚶于5mA，勵磁線圈(quan)的直流電阻(zu)值的取值範(fan)圍爲167Ω至333Ω。通過(guo)調整勵磁線(xian)圈的線徑把(bǎ)直流電阻值(zhi)設置成167Ω，這樣(yàng)既可以最大(da)限度地克服(fu)🏃‍♀️溫升帶來的(de)影響，又可以(yi)使電磁流量(liang)計🏒的整機功(gōng)耗最小。
3PWM控制(zhi)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(zhì)的脈沖勵磁(cí)系統主要由(yóu)勵磁電源、能(neng)量回饋電路(lù)、勵磁線圈驅(qu)動電路、檢流(liú)電路、邏輯電(dian)路、PWM控制電路(lù)和勵磁時序(xù)産生電路組(zǔ)成，如圖4所示(shi)。其中，能量🧑🏽‍🤝‍🧑🏻回(hui)饋電路

　　在開(kai)關管關斷時(shi)回收勵磁線(xian)圈中的能量(liàng)，并在開關管(guǎn)導通時把收(shou)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(yi)🔞制電極極化(hua)，也維持勵磁(cí)電流穩定，爲(wèi)勵磁線圈提(tí)供續流回路(lu);檢流電路獲(huò)取流過♉勵磁(cí)線圈的電流(liú)值;邏輯電路(lu)爲勵磁線圈(quān)驅動電路提(tí)供控制信号(hào);PWM控制電路維(wei)持流過勵磁(cí)線圈🐅的電流(liu)值，在電流值(zhi)上升時，産生(sheng)占空比💋爲1的(de)方波，加快勵(lì)磁電流的上(shàng)升，在電流📱值(zhi)達到穩态值(zhí)時産生頻率(lü)固定、占空比(bi)自可調的PWM波(bō)形，以在勵磁(cí)線圈中産生(shēng)穩定的電流(liu)值;勵磁時序(xù)産生電路用(yòng)來設定電磁(ci)流量計📱的勵(lì)磁頻率。
3.2勵磁(cí)線圈驅動電(dian)路
　　勵磁線圈(quān)驅動電路主(zhǔ)要由H橋開關(guān)電路和H橋驅(qū)動電路組💜成(chéng)，如🧑🏽‍🤝‍🧑🏻圖5所示。H橋(qiao)開關電路由(yóu)4個NMOS管組成，受(shou)H橋💯驅動電路(lù)控制，其中，Q3和(he)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(hé)Q2用來改❗變勵(lì)磁電流方向(xiàng)的開關管;H橋(qiáo)驅動電路主(zhǔ)要由電平轉(zhuan)換電路和光(guang)耦組成，其中(zhōng)，P1和P2是光耦，T1和(he)T2是電平轉換(huan)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(dān)刀雙擲開關(guan)S1輸出的檢流(liu)電阻上的電(diàn)壓信号☁️。在H橋(qiao)開關電路的(de)🏃‍♀️低端和地之(zhi)間💃接入兩個(ge)檢流電阻💔，這(zhe)2個檢流電阻(zu)通過開關進(jin)行💋選擇，以保(bǎo)證在勵磁電(diàn)👣流方向✨切換(huàn)時，單刀雙擲(zhi)開關輸出的(de)勵磁電流值(zhí)總爲正，實現(xiàn)對勵磁電流(liú)的🧑🏽‍🤝‍🧑🏻準确控制(zhi)。

3.3PWM控制電路
　　PWM控(kong)制電路主要(yào)由誤差放大(dà)器和PWM電路組(zǔ)成，如圖6所示(shì)。誤差放大器(qì)對基準值和(hé)電流值進行(háng)比較并放大(da)誤🔴差。PWM電路根(gēn)據放大後的(de)誤差信号産(chan)生控制開👄關(guan)管所需要的(de)信号。PWM控制電(diàn)路實時檢測(cè)勵磁電流🔞值(zhí)，并根據勵磁(ci)電流的大小(xiao)輸❓出頻率固(gu)🏃‍♂️定、占空比💁自(zi)可調的PWM波形(xíng)，以在勵磁線(xian)圈中産生波(bo)動較小、穩定(dìng)的電流值。

4性(xìng)能測試和檢(jian)定實驗
　　爲了(le)考核基于PWM控(kong)制的脈沖勵(li)磁系統的性(xìng)能，将其與國(guo)🥰内🌐某公司生(shēng)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(xiàn)的最高勵磁(cí)頻率、勵磁電(diàn)流在穩态段(duan)的波動情況(kuang)和流量信号(hào)的穩定性，對(duì)比不✌️同勵磁(ci)系統的功耗(hào)，進行水流👅量(liang)檢定實‼️驗。
4.1勵(li)磁頻率測試(shì)
　　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(jing)0.8ms就進入了穩(wen)态。而采用基(ji)于高低壓電(diàn)源切換的勵(lì)磁🌐方式，當高(gāo)壓爲80V、維持電(diàn)流穩定的低(dī)壓爲17V、勵磁電(diàn)流爲180mA時，由于(yú)電源的切換(huàn)導緻勵磁系(xi)統需要從一(yi)個工作🔞狀态(tài)轉移到另一(yī)個工作狀态(tai)，這個轉移過(guo)程所需要的(de)時間要大于(yu)勵磁電流的(de)上升時間，因(yīn)🌍此，勵磁電流(liu)無法進入穩(wěn)态。
4.2勵磁電流(liu)和PWM控制電路(lu)輸出電壓測(ce)試
　　分别用示(shì)波器的普通(tōng)探頭和電流(liú)探頭測試PWM控(kong)制電路輸出(chu)🙇🏻的信号和流(liú)過勵磁線圈(quān)的電流值。測(cè)試結果表明(ming):在勵磁電流(liú)上升時，PWM控制(zhi)電路輸出占(zhàn)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(chong)控制信号。在(zài)勵磁電流穩(wěn)态段，開關管(guǎn)的頻率約爲(wei)20kHz。勵磁電流經(jing)過截止頻率(lü)爲2kHz的四階巴(ba)特🚩沃斯濾波(bo)後，在🏃🏻‍♂️穩态段(duàn)的最大波動(dòng)值僅約爲3.7mA，比(bi)較穩定。
4.3基于(yu)PWM控制的脈沖(chòng)勵磁系統功(gong)耗測試
　　由于(yú)勵磁電源輸(shū)入的功率主(zhǔ)要由基于PWM控(kòng)制的脈🙇‍♀️沖勵(lì)磁系統和勵(lì)磁線圈承擔(dan)，所以，隻要測(cè)出勵磁電源(yuán)的輸💋入功💛率(lü)和勵磁線圈(quan)的功率，就可(kě)以得到基于(yu)PWM控制的脈沖(chòng)勵磁系統的(de)功率。根據勵(lì)磁電源的輸(shū)入電♊壓和輸(shu)入電流可以(yi)計算出輸入(rù)功率，根據勵(li)磁電流和勵(lì)磁線圈的等(děng)效直流電阻(zǔ)可以計算出(chū)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(suàn)方法相🔆同。
勵(li)磁頻率設爲(wèi)12.5Hz、所配DN40一次儀(yí)表的勵磁線(xiàn)圈直流電阻(zu)爲56Ω時☀️，比較基(ji)于高低壓電(diàn)源切換的勵(lì)磁系統與基(jī)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(yīng)的✂️輸入電流(liú)爲176.8mA。根據一個(ge)勵磁周期内(nèi)高壓和低壓(ya)各自工作的(de)時間，計算出(chu)勵磁電源輸(shu)🈲入功率約爲(wei)5.20W。流過勵磁線(xian)圈的😄勵磁電(dian)流爲178mA，根據勵(lì)磁線圈的直(zhí)流電阻，計算(suàn)出勵磁線圈(quān)🏃🏻消耗的功率(lü)約爲🍉1.77W。因此，得(de)出勵磁系統(tǒng)🙇🏻承擔的功率(lǜ)約爲3.43W。基于PWM控(kòng)制的脈沖勵(li)磁系統的勵(li)磁電壓爲🌈76V，輸(shu)入電流爲66.7mA，勵(lì)磁電流爲240mA，所(suǒ)以，勵磁電源(yuan)輸入功率約(yue)爲5.07W，勵磁線圈(quan)消耗的功率(lǜ)🆚約爲3.23W，消耗在(zài)該勵磁系㊙️統(tǒng)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(bi)基👣于高低壓(yā)電源切換勵(li)磁系統的大(da)了34.83%，而前者承(chéng)擔的功🔞率僅(jin)爲後者的53.64%。這(zhe)說明基于PWM控(kong)制的脈沖勵(lì)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(ke)有效地解決(jué)勵磁系統的(de)發熱♈問題。
4.4水(shui)流量檢定實(shí)驗
　　基于PWM控制(zhì)的脈沖勵磁(cí)系統可以實(shí)現更高的勵(lì)磁頻率，有效(xiào)地☔抑制漿液(ye)噪聲，但是，能(neng)否保證水流(liú)量測量的精(jing)度和穩定性(xìng)，需要實驗驗(yàn)證。爲此，利用(yòng)精度等級☁️爲(wèi)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(kòng)制的脈沖💚勵(lì)磁系統進行(háng)水流量檢定(dìng)實㊙️驗。水流量(liang)檢定的最小(xiǎo)流速爲0.49m/s，最大(da)流速爲7.13m/s，共檢(jian)定了12個流量(liàng)點，每點重複(fu)檢定3次。實驗(yàn)結果表明:最(zui)大測量誤差(chà)小于0.34%，重複性(xìng)誤差小于0.04%，精(jīng)度優于0.5級。
5結(jie)論
(1)設計了基(jī)于PWM控制的脈(mo)沖勵磁系統(tǒng)方案，分析了(le)工作原理，計(jì)算了勵磁頻(pin)率、勵磁電流(liú)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(chong)勵磁系統，實(shi)現了更高的(de)勵磁頻☂️率。當(dāng)勵磁供電電(dian)源升高至80V時(shí)，勵磁電流進(jìn)入穩态的時(shí)間僅🌈爲0.8ms，可以(yǐ)實現160Hz的勵磁(cí)頻率。勵磁系(xi)統能産生比(bi)較穩定的勵(li)磁電流值，在(zai)勵磁電流穩(wěn)定✏️時，勵磁電(diàn)流的波動小(xiao)于5mA。
(3)基于PWM控制(zhi)的脈沖勵磁(ci)系統的勵磁(ci)電流更大，而(er)消耗的功率(lü)僅爲基于高(gao)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(re)問題。
(4)水流量(liang)檢定結果表(biǎo)明，基于PWM控制(zhì)的脈沖勵磁(cí)系統的電磁(ci)流量計的測(cè)量精度優于(yú)0.5級，這說明研(yan)制的勵磁🌈系(xì)統🐆能爲電磁(cí)流量😄計的精(jīng)度高測量提(ti)供保證。

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