CN112509782B - 一种电磁锁工作功率减持电路 - Google Patents

一种电磁锁工作功率减持电路 Download PDF

Info

Publication number
CN112509782B
CN112509782B CN202011356224.8A CN202011356224A CN112509782B CN 112509782 B CN112509782 B CN 112509782B CN 202011356224 A CN202011356224 A CN 202011356224A CN 112509782 B CN112509782 B CN 112509782B
Authority
CN
China
Prior art keywords
circuit
electromagnetic lock
timing
pwm
chopper
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011356224.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112509782A (zh
Inventor
陈鸿翔
王雪松
李家亮
景春妍
妥安平
成明宇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lanzhou Institute of Physics of Chinese Academy of Space Technology
Original Assignee
Lanzhou Institute of Physics of Chinese Academy of Space Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lanzhou Institute of Physics of Chinese Academy of Space Technology filed Critical Lanzhou Institute of Physics of Chinese Academy of Space Technology
Priority to CN202011356224.8A priority Critical patent/CN112509782B/zh
Publication of CN112509782A publication Critical patent/CN112509782A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112509782B publication Critical patent/CN112509782B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/18—Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings
    • H01F7/1805—Circuit arrangements for holding the operation of electromagnets or for holding the armature in attracted position with reduced energising current
    • H01F7/1816—Circuit arrangements for holding the operation of electromagnets or for holding the armature in attracted position with reduced energising current making use of an energy accumulator
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05B—LOCKS; ACCESSORIES THEREFOR; HANDCUFFS
    • E05B47/00—Operating or controlling locks or other fastening devices by electric or magnetic means
    • E05B47/0001—Operating or controlling locks or other fastening devices by electric or magnetic means with electric actuators; Constructional features thereof
    • E05B47/0002—Operating or controlling locks or other fastening devices by electric or magnetic means with electric actuators; Constructional features thereof with electromagnets
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05B—LOCKS; ACCESSORIES THEREFOR; HANDCUFFS
    • E05B47/00—Operating or controlling locks or other fastening devices by electric or magnetic means
    • E05B2047/0048—Circuits, feeding, monitoring
    • E05B2047/0065—Saving energy
    • E05B2047/0066—Reduced holding current
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/18—Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings
    • H01F2007/1888—Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings using pulse width modulation

Abstract

本发明公开一种电磁锁工作功率减持电路，包括震荡电路、计时电路和斩波电路；母线电源连接斩波电路，斩波电路连接电磁锁，从母线电源中分压驱动震荡电路和计时电路，震荡电路先后产生两路PWM波，先产生的一路PWM波发送给计时电路，计时到达设定时间后，计时电路给震荡电路发送第二路PWM波的启动指令；震荡电路将第二路PWM波发送给斩波电路，使得斩波电路之前输出的直流供电波形变成PWM波形；电磁锁输入端电流形成脉冲方波；每当电源输入方波关断间隙，电磁锁就会利用其磁性材料储能释放来维持自身的工作；本发明能够既满足电磁锁在启动时需要大功率输入的要求，同时降低电磁锁启动后的维持功率。

Description

一种电磁锁工作功率减持电路
技术领域
本发明属于空间电子设备的技术领域，具体涉及一种电磁锁工作功率减持电路。
背景技术
核能应用在未来的深空探测飞行任务中扮演越来越重要的角色，安全棒驱动机构是空间核能应用系统的关键设备，是反应堆安全棒系统的驱动机构，其主要功能是通过电磁离合器、齿轮传递运动，从初始位置运动至终到位置，与齿条配合的压缩弹簧被压缩至工作行程处。此时电磁锁通电，离合器断电，将机构齿条头部锁紧，并长期保持锁紧状态，保证反应堆正常运行。在反应堆寿命末期或事故状态下，电磁锁断电，紧急停堆。电磁锁是安全棒驱动机构的关键部件，需要长期工作在核能反应堆的高温环境下。当电磁锁流过电流，电磁锁内部电磁线圈将产生热量，电流越大，自身温度越高。经过调研目前线圈使用的抗辐照漆包线最高能承受250℃。电磁锁在近200℃高温环境下，极易超过线圈承受温度。电磁锁工作的特点是，在输入电压稳定的情况下，需要大电流启动，一旦电磁锁卡死，则需要小电流维持电磁锁卡死状态。即大功率启动，小功率维持。本发明考虑到电磁锁的工作特点，及其内部具有磁性储能材料的特点，设计出功率减持电路，即保障了电磁锁大功率启动，一定时间后，自动调整降低输入功率，维持电磁锁卡死状态。有效的降低了电磁锁自身产生的温度。避免电磁锁在高温环境下使用过程中出现线圈损坏。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种电磁锁工作功率减持电路，能够既满足电磁锁在启动时需要提供大功率输入的要求，同时降低了电磁锁启动后所需的维持功率，解决了电磁锁启动后仍然维持大功率输入造成的电磁锁温度过高的问题。
实现本发明的技术方案如下：
一种电磁锁工作功率减持电路，包括震荡电路、计时电路和斩波电路；母线电源连接斩波电路，斩波电路连接电磁锁，从母线电源中分压得到驱动震荡电路和计时电路的电压幅值，分别输送给震荡电路和计时电路，震荡电路先后产生两路PWM波，先产生的一路PWM波发送给计时电路，计时电路开始计时；计时到达设定时间后，计时电路给震荡电路发送第二路PWM波的启动指令；震荡电路将第二路PWM波发送给斩波电路，使得斩波电路之前输出的直流供电波形变成PWM波形；电磁锁输入端电流形成脉冲方波；每当电源输入方波关断间隙，电磁锁就会利用其磁性材料储能释放来维持自身的工作，降低电磁锁工作时需要的功率。
进一步地，所述母线电压为28V或100V。
进一步地，通过调整震荡电路控制斩波电路的PWM波形占空比，可以控制维持电磁锁工作的驱动电流的大小。
进一步地，通过控制斩波电路的占空比，来决定给电磁锁供电电流的大小，电流越大，电磁锁自身热量越大，卡锁力量越强；电流越小，电磁锁自身热量越低，卡锁力量越弱。
进一步地，震荡电路产生控制斩波电路的PWM波发送至斩波电路，控制斩波电路中的开关三极管工作，对原边输入的直流功率信号进行斩波。
有益效果：
1、本发明大大降低了电磁锁的工作时需要的电流，在前端恒压输入的情况下，降低电流，功率会以平方倍的关系下降，故下降趋势明显。
2、本发明在保证电磁锁正常启动的工作的同时，可以解决电磁锁线圈工作时带来的高温问题，并且在设备工作过程中，可以在一定范围内调节大电流通电时间，完成大功率启动后，该电路也可以调节输出低电流的大小，从而控制电磁锁卡锁时的力量大小。
3、本发明在随产品进行了高低温循环试验(低温－20℃，高温200℃)，试验结果表明，该电路工作稳定。大大降低了电磁锁在高温情况下的工作温度：未加该电路前，电磁锁线圈常温环境工作温度约100℃；加该电路后，电磁锁线圈常温环境工作温度约30℃。
4、本发明巧妙的利用了电磁锁磁性材料储能特点，而自身电路设计线路简单，成本较低。不会给电磁锁产品带来成本大幅增加。
附图说明
图1为本发明电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种电磁锁工作功率减持电路，如图1所示，包括震荡电路、计时电路和斩波电路；母线电源连接斩波电路，斩波电路连接电磁锁，从母线电源中分压得到驱动震荡电路和计时电路的电压幅值，分别输送给震荡电路和计时电路，震荡电路先后产生两路PWM波，先产生的一路PWM波发送给计时电路，计时电路开始计时；计时到达设定时间后，计时电路给震荡电路发送第二路PWM波的启动指令；震荡电路将第二路PWM波发送给斩波电路，使得斩波电路之前输出的直流供电波形变成PWM波形；电磁锁输入端电流形成脉冲方波；每当电源输入方波关断间隙，电磁锁就会利用其磁性材料储能释放来维持自身的工作，降低电磁锁工作时需要的功率。
本发明电路放置于前端驱动电源、后端电磁锁之间。电磁锁工作时的特点是大功率启动，启动完成后，则不需要很大的功率进行维持。该功率减持电路完美的响应了电磁锁大功率启动，小功率维持的特点。使得电磁锁在启动后的维持功率大大下降，解决了电磁锁在高温环境中，电磁锁漆包线无法承受由于大电流流过产生的高温问题。该电路的优点是体积小，易于安装。大大降低了电磁锁启动后锁紧状态的维持所需要的功率。使得电磁锁工作温度大幅下降。提高了电磁锁在高温环境中的可靠性。
本发明通过利用电磁锁自身磁性材料的物理特性：内部磁材料的储能特点、将输入功率先存于电磁锁自身磁性材料中，在输入功率波形被关断的过程中，利用存于电磁锁磁性材料中的能量维持电磁锁锁紧工作状态，直至下一功率脉冲再次为电磁锁磁性材料补充能量，以此循环。来实现每一次供电周期内电磁锁磁性材料中的能量释放，同时利用释放能量维持电磁锁工作。实现大大降低电磁锁工作时产生的热量，使得电磁锁可以工作在更高的温度环境下，增加电磁锁的可靠性。
图1中，由于电磁锁的特点是需要一个大电流完成启动，故不能一开始功率减持电路就进入工作状态，限制原边电源大电流输入。原边电源输入通过功率线路通到斩波电路，斩波电路可选用PNP开关管控制斩波，初始供电阶段，此时由于斩波电路中的PNP开关管B级没有控制信号，为低电平。因此开关管C、E之间处于常通状态，功率信号由原边直接通过斩波电路给下级电磁锁供电，实现大功率启动。
本发明需要两路PWM波形，一路用于计时，还有一路用于控制斩波电路的的通断。计时电路需要的PWM波可以由震荡电路产生。当电磁锁完成大功率启动阶段后，计时电路中控制的开启时间到，计数电路给震荡电路一个启动信号，震荡电路产生控制斩波电路的PWM波。该控制型号送至斩波电路，控制其中的开关三极管工作，对原边输入的直流功率信号进行斩波。电磁锁输入端电流形成脉冲方波。每当电源输入方波关断间隙，电磁锁就会利用其磁性材料储能释放来维持电磁锁自身的工作。大大降低电磁锁工作时需要的功率。
通过调整震荡电路的计数用的PWM波形的频率，可以控制计时电路计数的速度。从而可以调整功率减持电路的启动时间。通过调整震荡电路控制斩波电路的PWM波形占空比，可以控制维持卡锁工作的驱动电流的大小(维持电流)。这里需要注意的是，对控制斩波电路PWM占空比的调整，需要保证驱动电流的连续性，假如PWM的占空比过小，会导致驱动电流出现断流。导致电磁锁脱锁。
本发明在保证电磁锁正常启动的工作的同时，可以解决电磁锁线圈工作时带来的高温问题，并且在设备工作过程中，可以在一定范围内调节大电流通电时间，完成大功率启动后，该电路也可以调节输出低电流的大小，从而控制电磁锁卡锁时的力量大小。
(1)设计必须具有大电流启动的功能：电磁锁在设备上电时，需要较大的电流进行启动，故该设计必须保证电路在刚上电的一段时间内(通过脉冲频率，可以调节该时间的长短)，保证大电流输入，完成电磁锁启动；
(2)设计必须具有定时斩波的功能：电磁锁在完成上电启动后，所需要的维持电流大幅下降，而电磁锁自身具有磁性材料，磁性材料本身具有储能能力，斩波电路依据电磁锁自身物理特点，对电流进行斩波，电磁锁输入电流关断时，给电磁锁储能提供释放时间，电磁锁可以将利用该部分能量维持工作；
(3)调节输入工作低电流大小的功能：减持电路可以通过控制斩波电路的占空比，来决定给电磁锁供电电流的大小，电流越大，电磁锁自身热量越大，卡锁力量越强；电流越小，电磁锁自身热量越低，卡锁力量越弱，可根据实际情况对减持电路的斩波占空比进行调节。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种电磁锁工作功率减持电路，其特征在于，包括震荡电路、计时电路和斩波电路；母线电源连接斩波电路，斩波电路连接电磁锁，从母线电源中分压得到驱动震荡电路和计时电路的电压幅值，分别输送给震荡电路和计时电路，震荡电路先后产生两路PWM波，先产生的一路PWM波发送给计时电路，计时电路开始计时；计时到达设定时间后，计时电路给震荡电路发送第二路PWM波的启动指令；震荡电路将第二路PWM波发送给斩波电路，使得斩波电路之前输出的直流供电波形变成PWM波形；通过调整震荡电路控制斩波电路的PWM波形占空比，控制维持电磁锁工作的驱动电流的大小；电磁锁输入端电流形成脉冲方波；每当电源输入方波关断间隙，电磁锁就会利用其磁性材料储能释放来维持自身的工作，降低电磁锁工作时需要的功率。
2.如权利要求1所述的一种电磁锁工作功率减持电路，其特征在于，所述母线电压为28V或100V。
3.如权利要求1所述的一种电磁锁工作功率减持电路，其特征在于，通过控制斩波电路的占空比，来决定给电磁锁供电电流的大小，电流越大，电磁锁自身热量越大，卡锁力量越强；电流越小，电磁锁自身热量越低，卡锁力量越弱。
4.如权利要求1所述的一种电磁锁工作功率减持电路，其特征在于，震荡电路产生控制斩波电路的PWM波发送至斩波电路，控制斩波电路中的开关三极管工作，对原边输入的直流功率信号进行斩波。
CN202011356224.8A 2020-11-27 2020-11-27 一种电磁锁工作功率减持电路 Active CN112509782B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011356224.8A CN112509782B (zh) 2020-11-27 2020-11-27 一种电磁锁工作功率减持电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011356224.8A CN112509782B (zh) 2020-11-27 2020-11-27 一种电磁锁工作功率减持电路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112509782A CN112509782A (zh) 2021-03-16
CN112509782B true CN112509782B (zh) 2022-07-01

Family

ID=74966763

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011356224.8A Active CN112509782B (zh) 2020-11-27 2020-11-27 一种电磁锁工作功率减持电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112509782B (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2849263A1 (fr) * 2002-12-18 2004-06-25 Denso Corp Dispositif d'entrainement de charge electromagnetique
CN201436669U (zh) * 2009-06-19 2010-04-07 陕西银星科技有限公司 一种电流可控的多组电磁铁驱动装置
CN101823521A (zh) * 2009-03-04 2010-09-08 台达电子工业股份有限公司 机车电子式龙头锁
CN102751141A (zh) * 2012-07-10 2012-10-24 福州大学 一种闭环斩波起动直流保持的电磁电器控制系统
CN108026886A (zh) * 2015-09-16 2018-05-11 卡明斯公司 集成起动/停止控制装置和后处理控制装置
CN109186863A (zh) * 2018-09-20 2019-01-11 兰州空间技术物理研究所 航天器质量特性调整机构
EP3599327A1 (en) * 2018-07-25 2020-01-29 Openers & Closers, S.L. Electric power system applicable to electric door openers
CN210156653U (zh) * 2019-07-04 2020-03-17 常熟瑞特电气股份有限公司 一种舰船用压接式数字信号电缆连接器

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2011116999A (ru) * 2008-10-03 2012-11-10 Эксесс Бизнесс Груп Интернешнл ЛЛС (US) Система электропитания
JP2011234458A (ja) * 2010-04-26 2011-11-17 Honda Motor Co Ltd ハイブリッド式発動発電機の出力制御装置
JP5853199B2 (ja) * 2011-08-25 2016-02-09 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 非接触給電システムの金属異物検出方法、非接触給電装置、電気機器に設けられた受電装置及び非接触給電システム
US20140252866A1 (en) * 2011-11-03 2014-09-11 Jim Walsh Presence and range detection of wireless power receiving devices and method thereof
JP6088234B2 (ja) * 2011-12-23 2017-03-01 株式会社半導体エネルギー研究所 受電装置、無線給電システム
US9716437B2 (en) * 2015-12-18 2017-07-25 Champion Microelectronic Corporation Power converter for a switching power supply and manner of operation thereof
CN105841993B (zh) * 2016-03-25 2018-07-31 兰州空间技术物理研究所 一种多功能解锁锁定装置
CN205694311U (zh) * 2016-05-10 2016-11-23 东风井关农业机械有限公司 一种收割机粮箱顶盖磁性开关

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2849263A1 (fr) * 2002-12-18 2004-06-25 Denso Corp Dispositif d'entrainement de charge electromagnetique
CN101823521A (zh) * 2009-03-04 2010-09-08 台达电子工业股份有限公司 机车电子式龙头锁
CN201436669U (zh) * 2009-06-19 2010-04-07 陕西银星科技有限公司 一种电流可控的多组电磁铁驱动装置
CN102751141A (zh) * 2012-07-10 2012-10-24 福州大学 一种闭环斩波起动直流保持的电磁电器控制系统
CN108026886A (zh) * 2015-09-16 2018-05-11 卡明斯公司 集成起动/停止控制装置和后处理控制装置
EP3599327A1 (en) * 2018-07-25 2020-01-29 Openers & Closers, S.L. Electric power system applicable to electric door openers
CN109186863A (zh) * 2018-09-20 2019-01-11 兰州空间技术物理研究所 航天器质量特性调整机构
CN210156653U (zh) * 2019-07-04 2020-03-17 常熟瑞特电气股份有限公司 一种舰船用压接式数字信号电缆连接器

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GTR两象限斩波器研究;林正庆;《重庆邮电学院学报》;19940630(第02期);全文 *
基于CSR主从一体51单片机的安全无线智能电磁锁系统设计与实现;张昊一等;《信息通信》;20160515(第05期);全文 *
基于T型三电平变流器的超导磁储能系统及其能量成型控制策略;林晓冬等;《电网技术》;20170706(第02期);全文 *
基于斩波技术的静电悬浮加速度计驱动电路噪声抑制方法研究;鱼航等;《空间电子技术》;20200625(第03期);全文 *
集成电路;《电子产品世界》;20060925(第18期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112509782A (zh) 2021-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3176803B1 (en) Controller and control method for alternating current contactor
CN102396128B (zh) 用于将光伏器件连接到交流电网的方法和设备
US20120053578A1 (en) Rf surgical generator and method for driving an rf surgical generator
CN101975301B (zh) 基于fpga的电磁阀驱动模块
CN101202509A (zh) 用于回扫功率转换器的同步整流电路的方法和设备
US20050275310A1 (en) Method for eletronic operation of a control device for an ultrasound piezoelectric actuator
CN108566103B (zh) 用于二次雷达的一键开关机装置及其实现方法
CN112509782B (zh) 一种电磁锁工作功率减持电路
CN104113143A (zh) 无线电能传输系统及其控制方法
CN101393242B (zh) 高压直流输电换流阀单注入试验方法
CN109286333B (zh) 用于脉冲功率系统的充电、回收及控制电路及其工作方法
CN102017584B (zh) 对dc继电器进行快速放电的系统和方法
US20080074823A1 (en) Electromagnetic actuator parallel actuation serial sustaining driving circuit
CN201398152Y (zh) 一种感性双向电流负载的软开关变换器
CN203590112U (zh) 一种基于反激式控制模式的控制器
CN116365879A (zh) 一种新型双向llc电路及其控制方法
CN110323503B (zh) 一种正负脉冲与谐振波复合式铅酸蓄电池修复系统及方法
CN204631665U (zh) 电磁铁电源控制装置
CN201222459Y (zh) 适用于工业用电机控制的智能永磁接触器
CN104518664A (zh) 一种磁共振成像系统及其线圈控制装置
CN103326574A (zh) 电压反馈突发模式电路
CN110798180A (zh) 能量可回收的脉冲强磁场产生装置和方法
CN218769287U (zh) 一种驱动电路和储能设备
CN216902433U (zh) 一种低功耗电磁铁驱动电路
CN210051832U (zh) 一种磁浮列车悬浮斩波器功率器件的双脉冲测试装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant