CN101226810B - 一种用于电子多臂机上的防浪涌方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于电子多臂机上的防浪涌的方法，所述的电子多臂机包括控制系统、受控于所述控制系统的多个电磁铁线圈，在连接所述电磁铁线圈的支路上依次接入有延时单元，每个支路的延时时间各不相同且多个支路的延时时间形成延时序列，当控制系统需要电磁铁线圈得电时，各支路连接的电磁铁线圈在延时单元的控制下依次顺序得电；当控制系统需要已得电的电磁铁线圈断电时，各支路连接的电磁铁线圈在延时单元的控制下依次顺序断电。采用上述方法减小了因负载同时得电或断电而产生的浪涌电流和浪涌电压。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子多臂机，特别是涉及一种用于电子多臂机上的防浪涌的方法。
背景技术
浪涌电流和浪涌电压是指电源接通瞬间，流出电源设备的峰值电流和电压，通常用di/dt表示浪涌电流，用du/dt表示浪涌电压。浪涌电流可可以表示为在微分时间间隔内的电流增量，浪涌电压表示为在微分时间间隔内的电压增量。di/dt近似表示为Δi/Δt，表示在微小时间间隔内的电流增量；du/dt近似表示为Δu/Δt，表示在微小时间间隔内的电压增量。在电子或电气控制系统中，大的浪涌电流或浪涌电压都是有害的，因此人们总要设法防止大的浪涌电流或浪涌电压产生。从前述表达式可以看出，增大Δt，减小Δi、Δu是减小浪涌电流或浪涌电压的途径。
电子多臂机是通过控制电磁铁线圈的通、断来完成所需动作要求。一台电子多臂机的电磁铁的数量可以多达40个，每个电磁铁都有一个电感线圈，当很多电感线圈同时通电或者断电的时候，会在电源设备、电源母线、负载上产生很大的浪涌电流和浪涌电压，这种浪涌电流和浪涌电压本身就是干扰源，会干扰系统自身或者邻近系统。现有的电子多臂机对此没有积极的技术方案，只是通过加大电源容量和提高电源质量来解决，这会增加成本并且效果有限。这就好比有几十人要同时通过一个大门，现有的技术方案是把门做得非常大，路也非常宽，以减小过门时的拥堵现象。
现有的防浪涌方法多集中于浪涌吸收，在大浪涌的场合通过浪涌吸收元件或者浪涌吸收电路来抑制浪涌。如果有技术能够避免大的浪涌产生，显然比已经产生了浪涌再想办法抑制和吸收更为积极。
发明内容
本发明目的就是为解决现有技术的不足而提供一种用于电子多臂机上能够减小浪涌电流和浪涌电压产生的方法。
为解决上述技术问题本发明的技术方案为：一种用于电子多臂机上的防浪涌的方法，所述的电子多臂机包括控制系统、受控于所述控制系统的多个电磁铁线圈，在连接所述电磁铁线圈的支路上依次接入有延时单元，每个支路的延时时间各不相同且多个支路的延时时间形成延时序列，当控制系统需要电磁铁线圈得电时，各支路连接的电磁铁线圈在延时单元的控制下依次顺序得电；当控制系统需要已得电的电磁铁线圈断电时，各支路连接的电磁铁线圈在延时单元的控制下依次顺序断电。
更进一步地，所述的延时序列的总延时时间小于控制系统要求的电磁铁线圈的响应时间，且延时序列的最小时间间隔为1微秒～100微秒。
所述的延时序列设置在电磁铁线圈控制板。
所述的电磁铁线圈控制板上设置有可编程集成电路，所述的延时单元内嵌在可编程集成电路中，所述的可编程集成电路为微处理器、DSP、FPGA、CPLD中的一种。
由于采用了上述的技术方案，本发明的优点为：
按照电路基本理论，对于在负载支路上连接的电感元件有U＝L*di/dt，式中U为电感二端的电压，L为电感量。当电感量为L的负载支路得电的时候，U即为所加的电源电压。由此式可以推得：di/dt＝U/L，此式说明di/dt与电感量成反比。
当n个同样的电感同时接入电源时，相当于n个电感并联，其总的电感值Ln＝L/n，则此时的di/dt＝U/Ln＝n*U/L。此式说明当多个电感负载同时接入电源时，会产生n倍于单个负载的浪涌电流；如果采用延时接入的方法，每次只接入一个负载，则可有效减小浪涌电流。
感性负载在断电的时候由于电流不能突变，因此会产生很大的反冲电压，有：U＝-R*I0*e-t/τ，式中I0为断电前的电流，R为断电后的回路电阻，若负载完全断开，R趋向于无穷大，则反冲电压U很大，形成浪涌电压。如果采用延时断开的方法，多个负载依次分步断开，则一方面I0逐渐减小，一方面R逐渐增大，则会有效减小浪涌电压。
由于在电磁铁线圈的支路上接入延时单元，每个支路的延时时间各不相同且多个支路的延时时间形成延时序列，当控制系统需要电磁铁线圈得电时，各电磁铁线圈在延时单元的控制下依次顺序得电；当控制系统需要电磁铁线圈断电时，各电磁铁线圈在延时单元的控制下依次顺序断电，从而减小了因负载同时得电或断电而产生的浪涌电流和浪涌电压。
附图说明
附图1为本发明实施例一电原理框图(延时单元并联触发)；
附图2为本发明实施例二输出部分的电原理图；
附图3为本发明实施例三电原理框图(延时序列通过微处理器)。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：
附图1为本发明实施例一电原理框图，电子多臂机的控制单元控制多个电磁铁线圈负载L1～Ln，在每个电磁铁线圈与电源间分别连接有二极管D1～Dn用于吸收电磁铁线圈的反冲电压，控制单元的控制信号分别通过与各电磁铁线圈相连接的三极管T1～Tn来控制其得电与否。在控制单元与每个三极管之间连接有延时单元，延时单元是并联触发，且延时单元1～延时单元n的延时时间各不相同，由此形成延时序列。当系统要求电磁铁线圈得电的时候，控制信号在延时序列的作用下，使三极管T1～Tn依次顺序导通，因此负载L1～Ln依次顺序得电。在系统要求电磁铁线圈断电的时候，过程相同，三极管T1～Tn依次顺序截止，负载L1～Ln因而依次顺序断电。
附图2为本发明实施例二输出部分的电原理图，图中控制单元、负载线圈及吸收二极管与图1相同，作为开关元件的三极管采用VMOS管，VMOS管是电压控制型元件，有更小的导通电阻，非常适合作功率型的开关元件。图中给出了具体的延时单元的电路，即每个延时单元由一阶阻容电路构成，控制单元发送的控制信号，经过R1、C1形成的一阶阻容延时单元之后，加到VMOS管的栅极，图中电阻R是VMOS管的栅极电阻，综合考虑R1、C1、R及VMOS管的导通特性，可以获得一个延时系数t1。同样，R2、C2、R形成延时系数t2，Rn、Cn、R形成延时系数tn。为了获得延时序列，须有延时系数t1＜t2＜...＜tn。当系统要求电磁铁线圈得电的时候，控制信号在延时序列的作用下，使VMOS管依次顺序导通，因此负载L1～Ln依次顺序得电。在系统要求电磁铁线圈断电的时候，过程相同，VMOS管依次顺序截止，负载L1～Ln因而依次顺序断电。
附图3为本发明实施例三电原理框图，本实施例中，延时单元所形成的延时序列由可编程集成电路一次实现。可编程集成电路可选用微处理器、DSP、FPGA、CPLD等。本实施例给出了使用微处理器CPU实现对负载支路分别延时的电原理框图。延时单元内嵌在CPU内部。目前的微处理器都集成有定时器，很容易实现各种时间控制。另外，通过指令延时也很容易实现最小时间间隔的延时。事实上，电子多臂机的控制板上就装有一片单片机，实现对多个负载线圈的控制。这种用延时序列抑制浪涌的方法，很容易作为一个算法，嵌入到现有的控制程序中去，这样没有额外的硬件支出，并可产生积极的防浪涌效果。
Claims (4)
1.一种用于电子多臂机上的防浪涌方法，所述的电子多臂机包括控制系统、受控于所述控制系统的多个电磁铁线圈，其特征在于：在连接所述电磁铁线圈的支路上依次接入有延时单元，每个支路的延时时间各不相同且多个支路的延时时间形成延时序列，所述的延时序列的总延时时间小于控制系统要求的电磁铁线圈的响应时间，且延时序列的最小时间间隔为1微秒～100微秒，当控制系统需要电磁铁线圈得电时，各支路连接的电磁铁线圈在延时单元的控制下依次顺序得电；当控制系统需要已得电的电磁铁线圈断电时，各支路连接的电磁铁线圈在延时单元的控制下依次顺序断电。
2.如权利要求1所述的一种用于电子多臂机上的防浪涌方法，其特征在于：所述的延时序列设置在电磁铁线圈控制板上。
3.如权利要求2所述的一种用于电子多臂机上的防浪涌方法，其特征在于：所述的电磁铁线圈控制板上设置有可编程集成电路，所述的延时单元内嵌在可编程集成电路中。
4.如权利要求3所述的一种用于电子多臂机上的防浪涌方法，其特征在于：所述的可编程集成电路为微处理器、DSP、FPGA、CPLD中的一种。
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