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基于AMESim的PWM控制比例阀噪声分析

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基于AMESim的PWM控制电比例阀噪声分析

轨道交通车辆液压制动系统普遍采用脉宽调制 (PWM) 方式对系统中的电比例阀进行控制,进而控制车辆制动力。但在某些特殊工况下,电比例阀会产生噪声并伴有阀体异常振动的现象。经测试,某电比例阀输入电流振幅非常大,输入电流的异常波动会引起阀芯振幅偏大,从而导致电比例阀产生噪声。由AMESim仿真得出,通过增加电比例阀输入电压信号的 PWM 频率或增加输入回路的电感值,可有效降低电比例阀输入电流振幅和阀芯振幅。最终通过试验有效消除了电比例阀异常噪声的现象。

AMESim 仿真分析  

针 对 使 用 该 三 通 比 例 减 压 阀 的 系 统, 采 用AMESim 搭建的仿真模型如图1 所示。当电压源 4 采用 PWM 控制信号 3 输入时,在线圈 5 中产生感应磁场,使衔铁气隙 9 产生电磁力,PWM 控制信号 3 的占空比不同时,衔铁气隙 9 产生的电磁力有效值也不同,该电磁力与阀芯液压力平衡,从而使比例阀输出压力随 PWM 控制信号 3 的占空比改变而改变。图 2 为在比例阀输入回路中串联电感 16 后的仿真模型,电感值为 20 m H。


图 1 原比例阀系统仿真模型

图2 输入回路串联电感后的仿真模型

图 1 和图 2 中各部件功能如表 1 所示

表 1 系统仿真模型各部件功能

当 PWM 控制信号 3 均采用 200 Hz 频率,高电平电压为 24 V,低电平电压为 0,占空比为 30% 时,现对图1 和图 2所示系统进行仿真,分析在增加电感前、后,比例阀输入电流和阀芯位移的对比情况,仿真结果如图3 和图 4所示。由仿真结果可知,当比例阀输入回路增加电感后,比例阀输入电流和阀芯位移的幅值均约为原系统的 28%,有效降低了阀芯的振动幅度。

图 3 比例阀输入回路在增加电感前、后的回路电流曲线

图4 比例阀输入回路在增加电感前、后的阀芯位移曲线


对于图 1所示系统,当比例阀输入 PWM 信号 3的频率由 200 Hz 增加到 250 Hz,其他参数不变时,分析比例阀输入电流和阀芯位移的对比情况,仿真结果如图5 和图 6所示。由仿真结果可知,当频率增加到 250 Hz 后,比例阀输入电流幅值约为 200 Hz 时的 83% ,阀芯位移幅值约为 200 Hz 时的 64% ,也有效降低了阀芯的振动幅度。

图 5 比例阀输入 PWM 信号频率为 200Hz 和 250 Hz 时回路电流曲线

图 10 比例阀输入 PWM 信号频率为 200 Hz 和 250 Hz 时阀芯位移曲线

验证  

由于更改系统中比例阀输入电压的 PWM 信号频率更方便,因此先将 PWM 信号频率由 200 Hz 调整到250 Hz 进行验证,发现增加频率后,比例阀处已听不到明显噪声,且用手触摸比例阀阀体,振动也大为减小,已满足使用要求,无需再在比例阀输入电路中增加电感。


来源:Amesim学习与应用
振动电磁力电路系统仿真轨道交通AMESim控制
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首次发布时间:2023-07-06
最近编辑:1年前
batt
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