[发明专利]一种带有ZVS软开关的数字式电液比例放大器

说明书

本发明涉及一种带有ZVS软开关的数字式电液比例放大器，包括数字式比例放大器和比例阀，所述数字式比例放大器包括数字调节器、PWM驱动单元、零电压开关主电路和直流供电单元，电液比例控制系统的控制端、所述数字调节器、所述PWM驱动单元和所述零电压开关主电路依次连接，所述零电压开关主电路的输出端与比例阀的电磁线圈或线圈连接，所述直流供电单元的输入端与电液比例控制系统的直流供电端连接，所述直流供电单元的输出端分别与数字调节器、PWM驱动单元及所述零电压开关主电路的电源输入端相连。与现有技术相比，本发明具有延长放大器使用寿命、提高可靠性等优点。

技术领域

本发明涉及电液比例控制技术领域，尤其是涉及一种带有ZVS软开关的数字式电液比例放大器。

背景技术

比例阀作为电液比例控制系统的核心部件，其作用是将小功率电信号转换为大功率液压能输出，实现对流量和压力控制的转换装置。它是一种控制灵活、精度高、快速性好、输出功率大的控制元件。比例放大器是一种能够通过为电液比例阀提供特定性能的驱动电流，并对电液比例阀或电液比例系统进行开环或闭环调节的电子装置，是电液比例控制元件或系统的重要组成单元。功率放大电路是比例放大器的核心单元，本质上是一个直流变换器，其输出的驱动电流必须具有良好的静态、动态特性，特别是比例放大器的工作稳定性和可靠性，在很大程度上取决于功率放大电路的驱动特性、可靠性及使用寿命。

数字式比例控制技术以其控制精度高、性能好等优点已经成为当今电液比例控制技术发展的必然趋势。国外已研制出带有微处理器的数字式电液比例放大器产品，而国内的研究起步较晚，技术较国外落后，目前国内的自主性产品还不多，现有产品的可靠性、稳定性与功能完备性和国外相比还有较大的技术差距。目前已有的比例放大器产品，功率放大电路中开关器件主要采用硬开关的驱动控制方式(见附图1)，在开关管开通和关断过程中，开关管的电流和电压有一个交叠区，从而产生开关损耗，在一定条件下，每个开关周期内的开关损耗是恒定的，总开关损耗与开关频率成正比，开关频率越高，总开关损耗越大，功率放大电路的效率越低、温升越高、寿命越短。因此，开关损耗限制了开关频率的提高，也限制了功率放大器的小型化和轻量化，直接影响着数字式电液比例放大器的可靠性及使用寿命。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种带有ZVS软开关的数字式电液比例放大器，

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种带有ZVS软开关的数字式电液比例放大器，包括数字式比例放大器和比例阀，所述数字式比例放大器包括数字调节器、PWM驱动单元、零电压开关主电路和直流供电单元，电液比例控制系统的控制端、所述数字调节器、所述PWM驱动单元和所述零电压开关主电路依次连接，所述零电压开关主电路的输出端与比例阀的比例阀第一线圈或比例阀第二线圈连接，所述直流供电单元的输入端与电液比例控制系统的直流供电端连接，所述直流供电单元的输出端分别与数字调节器、PWM驱动单元及所述零电压开关主电路的电源输入端相连。

所述零电压开关主电路包括主开关电路单元和辅助开关零电压谐振电路单元，所述主开关电路单元设有主开关管，所述辅助开关零电压谐振电路单元设有辅助开关管、谐振电感及谐振电容，谐振电感、谐振电容和辅助开关构成主开关管的辅助谐振电路。

所述辅助开关零电压谐振电路单元设有两个大小相同的谐振电感、两个大小相同的谐振电容以及两个辅助开关管。

进一步地，所述主开关电路单元设有输入电源、两个主开关管、两个续流二极管和两个电流检测电阻，输入电源与其中一个续流二极管、主开关管、谐振电感和电流检测电阻构成一条回路，并与另一个主开关管、谐振电感、续流二极管、电流检测电阻构成另一条回路，两个回路之间连接有比例阀第一线圈或比例阀第二线圈。每一个主开关管分别并联一个谐振电容，每一个辅助开关管分别并联一个谐振电感。

进一步地，各主开关管分别连接有用以反向续流的反并联的二极管。