CN114944262A - 一种直流恒压充退磁控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种直流恒压充退磁控制方法，参与充退磁的电路包括直流恒压输出源、若干绝缘栅双极型晶体管和充磁线圈；通过控制若干绝缘栅双极型晶体管的启闭时间节点来控制充磁线圈中电流的导通时长，进而确定每个导通时长所对应的通过充磁线圈的最大电流值，再以最大电流值为基础推导出充磁线圈所产生的最大磁场强度，形成充磁线圈电流导通时长、通过充磁线圈的最大电流值、充磁线圈充退磁的最大磁场强度三者之间的对应关系；针对不同工件的充退磁需求，选择适配其充退磁的磁场强度，最终通过控制若干绝缘栅双极型晶体管的启闭时间节点来实现对工件的充退磁。本发明对充退磁的磁场强度控制精度高、不浪费充退磁能量。

Description

一种直流恒压充退磁控制方法
技术领域
本发明涉及充退磁技术领域，特别是一种直流恒压充退磁控制方法。
背景技术
在目前的充退磁技术领域，对工件充退磁普遍都采用电容式的高压充磁机，对于充退磁控制电路的设计和控制方法的运用都已经较为成熟。首先，由可控硅对220V的交流电进行调压，随后依次经过变压器的升压作用、整流电路的整流作用、限流电阻的限流作用，对电容进行充电，再由可控硅控制电容放电使充磁线圈通电达到一定的磁场强度，对工件进行充退磁，具体可参考专利CN 2528089 Y公开的电容式高压充磁机。该种传统的基于电容的充退磁控制方法通过控制电容两端的充电电压，从而控制通过充磁线圈电流波形的最大值，电容往往会过充，所以有电压不稳定，从而导致最大电流不稳定，最终充磁头磁场强度也就不好控制，充磁精度较低。
虽然传统的电容式高压充磁机已经经过了多代的改进，例如专利CN 206774345 U所公开的一种恒压恒流节能充磁机，通过对电容器采用恒流充电的方法，已经可以做到电容的充电电压恒定，但对不同需求工件进行充退磁，需要频繁切换电容器两端的电压时，该专利的充磁机在对电容器充电前，需要经过调压电路、升压电路、整流电路、限流电路等多个电路模块的作用，调压响应较慢，且经过多个电路的调节，最终输入到电容器两端的电压仍然会有较大误差（仅好于专利CN 2528089 Y），很难做到真正的恒定。
另外，电容器在经可控硅控制对充磁线圈放电时，可控硅需要电流脉冲驱动开通，一旦开通，通过门极无法关断，需要主电路电流关断或反相电流才能关断，最终充磁线圈中通过的电流波形图见图2，横坐标为时间，纵坐标为电流值，充退磁效果取决于充磁线圈中通过的最大电流，磁场强度计算公式为：H=N*I/Le，式中H为磁场强度，N为励磁线圈匝数，I为励磁电流，Le为测试工件的有效磁路长度，由以上公式可知充磁线圈的最大磁场强度与通过的最大电流线性相关，实际上当图2中的电流达到最高点时，充退磁已经完成，因此现有的充退磁控制方法存在着能量的浪费。
因此，亟需研发一种新的充退磁控制电路及充退磁控制方法，以解决目前充退磁存在的弊端。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种直流恒压充退磁控制方法。本发明对充退磁的磁场强度控制精度高、不浪费充退磁能量，本发明的控制方法简单，低压输入安全可靠。
本发明的技术方案：一种直流恒压充退磁控制方法，参与充退磁的电路包括直流恒压输出源、若干绝缘栅双极型晶体管和充磁线圈，若干绝缘栅双极型晶体管用于控制充磁线圈接通直流恒压输出源的时长以及充磁线圈中电流的流向；
通过控制若干绝缘栅双极型晶体管的启闭时间节点来控制充磁线圈中电流的导通时长，进而确定每个导通时长所对应的通过充磁线圈的最大电流值，再以最大电流值为基础推导出充磁线圈所产生的最大磁场强度，得到充磁线圈电流导通时长和充磁线圈充退磁最大磁场强度之间的对应关系；
针对不同工件的充退磁需求，选择适配其充退磁的磁场强度，最终通过控制若干绝缘栅双极型晶体管的启闭时间节点来实现对工件的充退磁。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：本发明充退磁控制方法所采用电路的输入为直流恒压的输出源，相比于220V的交流电本发明输入电压更低、更为安全，也更为稳定，本发明摒弃了电容器的使用，通过若干绝缘栅双极型晶体管直接控制充磁线圈的通断，电路结构更为简单，电路上的电能损耗小，相比于常规的控制电容器充电再给充磁线圈供电的方式，本发明的直流恒压输出源在若干绝缘栅双极型晶体管的控制下直供充磁线圈，本发明使充磁线圈达到最大电流的方式为控制若干绝缘栅双极型晶体管的启闭时间，最终对充磁线圈导通时间的控制可以达到微秒级，充磁线圈所产生的磁场强度的档位也可以精细化，对充退磁磁场强度的控制精度远高于传统的电容式高压充磁机。
由于本发明通过控制若干绝缘栅双极型晶体管的启闭时间节点来控制充磁线圈中电流的导通时长，直流恒压输出源直供充磁线圈的特点是随着充磁线圈导通时长的增加，电流逐渐增加，直至维持在一个稳定值，也即当充磁线圈的通电电流到达稳定值之前，每一个导通时长对应一个最大电流值（也即对应一种磁场强度大小），因此本发明在选择磁场强度档位时，只要控制充磁线圈的断电时间即可得到该时间节点所对应的最大电流值，当输出源的直流电压维持稳定时，每个最大电流值与充磁线圈的每个导通时长一一对应，不仅控制精度高，且通过控制若干绝缘栅双极型晶体管的启闭可使充磁线圈在达到需要电流值后实时断电，响应速度快，不会造成能量的浪费，适用于低压精密的控制场合。
前述的一种直流恒压充退磁控制方法中，参与充退磁的电路包括四个绝缘栅双极型晶体管，分别为G1、G2、G3和G4，其中G1和G2串联后连接在直流恒压输出源的两端，G3和G4串联后也连接在直流恒压输出源的两端，G1和G2之间设有节点A1，G3和G4之间设有节点A2，所述充磁线圈连接在节点A1和节点A2之间。
前述的一种直流恒压充退磁控制方法中，参与充退磁的电路还包括数字档位设置模块，以充磁线圈电流导通时长作为数字档位设置模块划分档位的依据，划分出多个档位。
前述的一种直流恒压充退磁控制方法中，参与充退磁的电路还包括控制模块，四个绝缘栅双极型晶体管、数字档位设置模块均与控制模块相连。
前述的一种直流恒压充退磁控制方法中，当工件需要充退磁时，首先将工件置于充磁线圈所对应的充磁头上，人工选择充退磁的档位，由数字档位设置模块将人工选择的档位指令发送至控制模块，控制模块控制四个绝缘栅双极型晶体管的启闭时间节点，充磁线圈导通充退磁的档位所对应的时长，实现对工件的充退磁。
前述的一种直流恒压充退磁控制方法中，当工件需要充磁时，控制模块控制G2和G4始终关断，控制G1和G3同时开通，根据数字档位设置模块发送的充磁档位信息，在G1和G3开通达到充磁档位信息所对应的电流导通时长瞬间，同步关断G1和G3，实现工件的充磁。
前述的一种直流恒压充退磁控制方法中，当工件需要退磁时，控制模块控制G1和G3始终关断，控制G2和G4同时开通，根据数字档位设置模块发送的退磁档位信息，在G2和G4开通达到退磁档位信息所对应的电流导通时长瞬间，同步关断G2和G4，实现工件的退磁。
附图说明
图1是本发明的电路结构示意图；
图2是采用传统的电容式充退磁控制时充磁线圈中通过的电流波形图；
图3是采用本发明充退磁控制方法时充磁线圈中通过的电流波形图。
附图标记：1-数字档位设置模块，2-控制模块，L-充磁线圈，G1、G2、G3、G4-绝缘栅双极型晶体管，A1、A2-节点。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例：一种直流恒压充退磁控制方法，参与充退磁的电路包括直流恒压输出源、若干绝缘栅双极型晶体管和充磁线圈L，若干绝缘栅双极型晶体管用于控制充磁线圈L接通直流恒压输出源的时长以及充磁线圈L中电流的流向；
作为优选，参与充退磁的电路包括四个绝缘栅双极型晶体管，分别为G1、G2、G3和G4，其中G1和G2串联后连接在直流恒压输出源的两端（直流恒压输出源连接在图1的D+和D-之间），G3和G4串联后也连接在直流恒压输出源的两端，G1和G2之间设有节点A1，G3和G4之间设有节点A2，充磁线圈连接在节点A1和节点A2之间，结构如图1所示，图1中RC1-RC4起滤波作用，以上充退磁电路为实现本发明控制方法的一种电路结构，该电路结构摒弃了常规的电容器、调压电路、升压电路、整流电路、限流电路等多个电路模块的使用，结构简单，电路上的损耗小；
本发明通过控制四个绝缘栅双极型晶体管的启闭时间节点来控制充磁线圈L中电流的导通时长，进而确定每个导通时长所对应的通过充磁线圈L的最大电流值，再以最大电流值为基础推导出充磁线圈L所产生的最大磁场强度，得到充磁线圈L电流导通时长和充磁线圈L充退磁最大磁场强度之间的对应关系，由于充磁线圈L的最大磁场强度与通过的最大电流线性相关，因此充磁线圈L电流导通时长与通过充磁线圈L的最大电流值之间的对应关系即可反映出充磁线圈L电流导通时长和充磁线圈L充退磁最大磁场强度之间的对应关系，见图3，横坐标为时间，纵坐标为电流值，图3中的1、2、3、4、5对应5个档位，档位可根据精度需求细分成更多；
针对不同工件的充退磁需求，选择适配其充退磁的磁场强度，最终通过控制四个绝缘栅双极型晶体管的启闭时间节点来实现对工件的充退磁。
作为优选，参与充退磁的电路还包括数字档位设置模块1，以充磁线圈L电流导通时长作为数字档位设置模块1划分档位的依据，划分出多个档位，由于对于电流导通时长的控制可以做到微秒级，因此本实施例中保守可设置1000个档位，这种充退磁精度远远领先市面上的充磁机。
作为优选，参与充退磁的电路还包括控制模块2，四个绝缘栅双极型晶体管、数字档位设置模块1均与控制模块2相连，控制模块2可选用PLC。
关于数字档位设置模块1的档位选择，其原理是利用上位机通信来传递参数，数字档位设置模块1接收来自上位机的充磁信号或退磁信号以及时间参数，并将接收到的信息以充退磁档位的形式发送至控制模块2，由控制模块2控制G1-G4动作，从而实现不同的电流控制。
作为优选，当工件需要充退磁时，首先将工件置于充磁线圈L所对应的充磁头上，人工选择充退磁的档位，由数字档位设置模块1将人工选择的档位指令发送至控制模块2，控制模块2控制四个绝缘栅双极型晶体管的启闭时间节点，充磁线圈L导通充退磁的档位所对应的时长，实现对工件的充退磁。
作为优选，当工件需要充磁时，控制模块2控制G2和G4始终关断，控制G1和G3同时开通，根据数字档位设置模块1发送的充磁档位信息，在G1和G3开通达到充磁档位信息所对应的电流导通时长瞬间，同步关断G1和G3，实现工件的充磁。
作为优选，当工件需要退磁时，控制模块2控制G1和G3始终关断，控制G2和G4同时开通，根据数字档位设置模块1发送的退磁档位信息，在G2和G4开通达到退磁档位信息所对应的电流导通时长瞬间，同步关断G2和G4，实现工件的退磁。
充磁和退磁的区别在于充磁线圈L电流导通方向的不同，因此本发明采用四个绝缘栅双极型晶体管以最简单的控制方式实现了充磁线圈L的充磁和退磁。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种直流恒压充退磁控制方法，其特征在于：参与充退磁的电路包括直流恒压输出源、若干绝缘栅双极型晶体管和充磁线圈，若干绝缘栅双极型晶体管用于控制充磁线圈接通直流恒压输出源的时长以及充磁线圈中电流的流向；
通过控制若干绝缘栅双极型晶体管的启闭时间节点来控制充磁线圈中电流的导通时长，进而确定每个导通时长所对应的通过充磁线圈的最大电流值，再以最大电流值为基础推导出充磁线圈所产生的最大磁场强度，得到充磁线圈电流导通时长和充磁线圈充退磁最大磁场强度之间的对应关系；
针对不同工件的充退磁需求，选择适配其充退磁的磁场强度，最终通过控制若干绝缘栅双极型晶体管的启闭时间节点来实现对工件的充退磁。
2.根据权利要求1所述的一种直流恒压充退磁控制方法，其特征在于：参与充退磁的电路包括四个绝缘栅双极型晶体管，分别为G1、G2、G3和G4，其中G1和G2串联后连接在直流恒压输出源的两端，G3和G4串联后也连接在直流恒压输出源的两端，G1和G2之间设有节点A1，G3和G4之间设有节点A2，所述充磁线圈连接在节点A1和节点A2之间。
3.根据权利要求2所述的一种直流恒压充退磁控制方法，其特征在于：参与充退磁的电路还包括数字档位设置模块，以充磁线圈电流导通时长作为数字档位设置模块划分档位的依据，划分出多个档位。
4.根据权利要求3所述的一种直流恒压充退磁控制方法，其特征在于：参与充退磁的电路还包括控制模块，四个绝缘栅双极型晶体管、数字档位设置模块均与控制模块相连。
5.根据权利要求4所述的一种直流恒压充退磁控制方法，其特征在于：当工件需要充退磁时，首先将工件置于充磁线圈所对应的充磁头上，人工选择充退磁的档位，由数字档位设置模块将人工选择的档位指令发送至控制模块，控制模块控制四个绝缘栅双极型晶体管的启闭时间节点，充磁线圈导通充退磁的档位所对应的时长，实现对工件的充退磁。
6.根据权利要求5所述的一种直流恒压充退磁控制方法，其特征在于：当工件需要充磁时，控制模块控制G2和G4始终关断，控制G1和G3同时开通，根据数字档位设置模块发送的充磁档位信息，在G1和G3开通达到充磁档位信息所对应的电流导通时长瞬间，同步关断G1和G3，实现工件的充磁。
7.根据权利要求5所述的一种直流恒压充退磁控制方法，其特征在于：当工件需要退磁时，控制模块控制G1和G3始终关断，控制G2和G4同时开通，根据数字档位设置模块发送的退磁档位信息，在G2和G4开通达到退磁档位信息所对应的电流导通时长瞬间，同步关断G2和G4，实现工件的退磁。
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