摘要:爲了(le)提高勵磁頻率(lü)和減少發熱，使(shǐ)電磁流量計 能(néng)夠更好地用于(yu)漿液流量測量(liang)和灌裝流量測(cè)量⛷️，并🔱長期穩定(dìng)⛱️、可靠地工作，研(yan)究了基于PWM控制(zhi)的脈沖勵磁方(fang)案，分析其工作(zuo)原理，計算各種(zhong)參數，研制實際(ji)系統🙇‍♀️，進行測試(shi)和實驗。結果🔞表(biao)明，該系統能實(shi)現更高的勵磁(ci)頻率，産生穩定(ding)的勵磁電流，極(ji)大地減小了勵(lì)磁系統的功耗(hào)，能去除微分幹(gàn)擾對流量信号(hào)測量的影響，水(shui)流量檢定精度(du)優于0.5級。
引言
　　電(dian)磁流量計是基(jī)于電磁感應原(yuan)理工作的儀表(biao),其中的勵磁系(xi)🙇🏻統爲一次儀表(biao)中的勵磁線圈(quān)提供所需的🧑🏽‍🤝‍🧑🏻勵(li)磁電流,以形成(cheng)磁場"。勵磁系統(tong)是該類流量計(ji)的重要組成部(bù)分，也🛀是功耗最(zuì)大的部分口。當(dāng)測量通常的導(dao)電液體時,電磁(cí)流量計往往采(cai)用低頻方波勵(li)磁的方式産生(sheng)磁☎️場,例如,采用(yong)2.5Hz或者5Hz的勵磁頻(pin)率,以便輸出信(xin)号有足夠長、穩(wěn)定的時間段4.,保(bǎo)證較高的測量(liàng)精度🐉;當測量漿(jiang)液流量或者進(jin)行灌裝測量時(shi),必須采用高頻(pin)勵磁,例如,12.5Hz和25Hz或(huo)者更高頻率，以(yǐ)克服具有11f特性(xìng)的漿液噪聲影(ying)響和加快儀表(biao)的✊響應速度。爲(wèi)此,人㊙️們研究了(le)2種高頻勵磁系(xì)統:一種是基于(yú)線性電源工作(zuo)原理的,即高低(di)壓電源切換😍的(de)勵磁系統[5~]);另外(wai)一種是基于🏃開(kai)🍓關電源工作原(yuan)理的，即脈沖勵(li)磁系統l8-10]。前一種(zhong)勵磁系統🔞的特(te)點是在勵磁電(diàn)流穩态階段勵(lì)磁電流值不變(bian),這樣磁場就❌非(fēi)常穩定,保證了(le)測量精度",但是(shi),恒流控制電路(lù)的功耗較大,容(róng)易導緻勵磁系(xì)統發熱，影響使(shi)用壽命。後一種(zhǒng)勵磁♉系統根據(ju)開關管的開關(guan)頻率是否受勵(lì)磁線圈電抗的(de)影⛱️響，分爲基于(yu)電流❌幅值控🎯制(zhì)的勵磁系統🈲和(hé)基于電流誤差(chà)控制的勵磁系(xì)統(又🌈稱基于PWM控(kòng)制的脈沖勵🚶‍♀️磁(cí)系統)。基于電🔱流(liú)幅值控制的勵(lì)磁系統采用遲(chi)滞比較器來控(kòng)制勵磁電流18.9]。該(gai)勵磁系統依靠(kào)遲滞比較器的(de)上下門限将勵(li)磁電流維持在(zai)一個小範圍内(nèi)波動,既保持勵(lì)磁電流在穩态(tai)過程相對穩定(ding),又使能量主要(yào)消耗在勵磁線(xiàn)圈上,避免電路(lù)發熱。但是,這種(zhong)勵磁系統沒有(yǒu)考慮:當勵磁線(xiàn)圈的電抗不😄同(tong)時,勵磁電流上(shang)升的曲線是不(bú)同的,這樣勵磁(cí)電流上🌍升至上(shàng)門限值或者下(xia)降至下門限值(zhí)的時⭐間.就不同(tong),即🏃當勵磁線圈(quan)不同時,勵磁電(diàn)流波動的頻率(lǜ)就不同;勵磁電(dian)流的波動會✂️引(yǐn)入遠大于流量(liàng)信号的微分幹(gan)擾,影響流量的(de)測量,而波動㊙️的(de)🐇頻率因勵磁線(xiàn)圈不同而存在(zài)差異,需要逐台(tai)對電磁流量計(ji)進行處理,才能(néng)有效地抑制勵(lì)磁電流波動的(de)影響,這在實際(ji)生産中很難實(shi)現。基于PWM(pulsewidthmodulation)控制的(de)勵磁系統的開(kāi)關頻率是固定(dìng)的9.10。勵磁電流在(zai)穩态階段以固(gu)定的頻率波動(dong),不會随勵磁線(xiàn)圈的不同而變(bian)化,使我們可以(yi)采用相應的處(chù)理方法來消除(chu)勵磁電流波動(dong)的影響。.但是,文(wén)獻[9,10]沒有☔披露關(guān)鍵的技術細節(jiē),也沒有給出深(shēn)人的分析和具(ju)體的計算。
　　基于(yu)PWM控制的脈沖勵(li)磁系統的工作(zuo)原理和穩流控(kòng)制方案,定量計(ji)算其勵.磁頻率(lü)、開關管的開關(guān)頻率、勵磁系統(tong)功耗和勵磁線(xian)😘圈阻抗,并給出(chu)具體的設計參(can)數;研制了基于(yú)PWM控制的脈沖勵(li)磁系統的電磁(ci)✏️流量計,進行了(le)實驗驗證。
2基于(yú)PWM控制的脈沖勵(li)磁系統
2.1工作原(yuan)理
　　針對勵磁線(xiàn)圈是感性負載(zǎi)、流過其電流不(bu)能突變的特點(dian)💋,PWM控制電路控制(zhì)開關管将勵磁(ci)電源間斷地❗施(shi)加在勵磁線圈(quān)上,實現勵磁電(diàn)流的變化和穩(wen)定🐅,其工作原理(lǐ)如圖1所示✊。

　　取樣(yang)電阻與勵磁線(xian)圈串聯,其上的(de)壓降反映流過(guo)💛勵磁線圈✂️的電(dian)流值。PWM控制電路(lu)根據勵磁電流(liu)值輸出控制信(xìn)号,由驅動電路(lù)完成電平轉換(huàn)後導通和關斷(duan)開關管,以控制(zhì)勵磁電流。在勵(lì)磁電流上升時(shí),始終導通開關(guan)管,将勵磁電壓(yā)一直加在勵磁(cí)線圈.上,以加速(su)勵磁電流的上(shàng)升;在勵磁電流(liu)達到穩态值時(shi),控制開關管頻(pin)繁通斷,将勵磁(ci)電源電壓以固(gu)定的頻率加在(zai)勵磁線圈上,維(wéi)持勵❗磁電流的(de)基本穩定，即以(yǐ)固定的頻🛀🏻率進(jìn)行很小幅度的(de)波動。在勵磁電(dian)流.上升到穩态(tai)階段的過程中(zhong),加在勵磁線圈(quān)。上的電壓E和勵(lì)磁㊙️電流i随時間(jian)t變化的波形如(rú)圖2所🐉示,其中,實(shi)線爲加在勵磁(ci)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻線圈上的電壓(ya)變化情況㊙️,虛線(xiàn)爲勵磁電流變(bian)化情況,Enx表示最(zui)大勵磁電壓,1表(biǎo)示勵磁電流的(de)穩态平均值。

　　該(gai)勵磁方式的特(tè)點是:在勵磁電(dian)流穩态階段,開(kai)關管不💔停地通(tong)🔅斷,使勵磁電流(liú)做小幅度的穩(wěn)定波動，将勵磁(cí)電壓盡可能✌️降(jiang)在勵磁線圈上(shang),避免勵磁系統(tǒng)發熱,同時,勵磁(ci)電流固定的波(bō)動頻率便于消(xiao)除📧其引人的幹(gan)擾。
2.2勵磁頻率
　　基(jī)于PWM控制的脈沖(chòng)勵磁系統可以(yǐ)實現更高的勵(lì)磁頻率,以⭐滿足(zu)漿液流量測量(liàng)和灌裝流量測(ce)量。在勵磁的開(kāi)始階段🔞,勵磁電(diàn)流🈲在勵磁電源(yuan)的作用下快速(sù)上升♻️至穩态階(jie)段。勵磁電流👄i與(yu)勵磁線圈上所(suǒ)加電壓E之間的(de)關系爲💁:

　　可見，勵(lì)磁電流值變化(huà)量相同,其所需(xū)的時間與勵磁(ci)線圈兩端施加(jiā)的電壓成反比(bǐ)。所以，基于PWM控制(zhì)的脈沖勵磁系(xì)統可通過提❗供(gong)更高的勵磁電(diàn)壓來減小勵磁(ci)電流上升到穩(wěn)态值的時間,實(shí)現更高的勵磁(cí)頻率。勵磁電流(liu)的穩态平均值(zhí)1。在穩态階段的(de)時間需至少保(bao)持t,以保證電🔴磁(cí)流量計的測量(liàng)。勵磁電🤟流上升(shēng)的時間爲:

　　式中(zhōng)tg爲勵磁時序的(de)死區時間。以DN40 電(diàn)磁流量計 爲例(lì),基于PWM控制的脈(mo)沖勵磁系統中(zhong)勵磁電壓爲80V,勵(li)磁電流爲240mA,勵磁(ci)線圈電感值爲(wei)200mH、電阻值爲56Q,則勵(li)磁電流上升時(shi)👨‍❤️‍👨間t。爲650μs。若電磁流(liu)量計實現準确(què)測量需要勵磁(ci)電流保持2ms的穩(wěn)态時間,其勵磁(cí)時序的死區時(shi)間爲150μs,則該勵磁(cí)系統能實現的(de)🈚最高勵磁頻率(lü)可以🏒達到約178Hz。如(rú)果進一步提高(gāo)勵磁電源的💜電(dian)壓，.則可以實現(xian)更高的💘勵磁頻(pin)率,而普通勵磁(ci)系統的勵磁頻(pín)率僅爲5Hz和6.25Hz。
2.3開關(guan)管的開關頻率(lü)
　　基于PWM控制的脈(mo)沖勵磁系統會(huì)在電磁流量計(ji)測量時引人微(wei)分⛱️幹擾,而微分(fen)幹擾是由勵磁(ci)電流波動而造(zao)成的周期⛹🏻‍♀️信号(hào),其頻率與開關(guan)管的開關頻率(lü)相等,便于采用(yòng)相應的方法來(lai)抑制甚至消除(chu);電磁流量計輸(shū)出的流量信号(hào)也是周期信号(hào),其頻率與勵磁(ci)頻率相等。因此(cǐ),可以把開關管(guan)的開關頻率控(kong)制在遠遠高于(yú)流量信号頻率(lü)的頻段,并采用(yong)♊硬件低通濾波(bō)器對微分幹擾(rǎo)進行衰減。
電磁(cí)流量計輸出流(liú)量信号頻段主(zhǔ)要在200Hz.以下。爲此(ci):設置硬件低通(tong)濾波器的截止(zhǐ)頻率爲流量信(xìn)号頻率的5~10倍,即(ji)大約🈲爲幾千Hz;設(shè)置開關管的開(kai)關頻率爲硬件(jiàn)低通濾波器截(jié)止頻率的📧10倍左(zuo)右，即大約爲幾(jǐ)十kHz。這樣硬件低(di)通濾波器不僅(jǐn)可以消除輸出(chū)信号中噪聲的(de)幹♍擾，還可以極(ji)大地抑制電流(liu)波動所帶來的(de)微分幹擾。
2.4勵磁(ci)功耗分析.
　　在基(jī)于PWM控制的脈沖(chong)勵磁系統中,開(kai)關管位于勵磁(ci)⭐電💛源和勵磁👈線(xiàn)圈之間，以維持(chí)勵磁電流的穩(wen)定,爲勵磁系統(tong)中功耗最大的(de)電路單元。開關(guān)管的損耗主要(yào)表現爲導通損(sǔn)耗和開關損耗(hào)。導通損耗是開(kai)關管在導🛀🏻通狀(zhuàng)态下🤟,開關管的(de)導通電阻的功(gōng)率。由于勵磁電(diàn)流🧑🏽‍🤝‍🧑🏻爲數百mA,開關(guan)管的導通電阻(zu)爲數十mI,所㊙️以，開(kai)關管的🐉導❗通損(sun)耗非常小。開關(guan)損耗爲開關管(guǎn)從導通(關斷)轉(zhuan)換🔱爲關斷(導通(tong))時的所有損耗(hao)。開關頻率越高(gāo),開關損耗😍就越(yue)大,所以,開關管(guan)的開關損耗反(fan)映了勵磁系統(tong)的功耗。當開關(guan)管接勵磁線圈(quan)💃🏻時,開關損耗爲(wèi)[12]:

　　式中:Idmax爲流過開(kāi)關管的最大電(diàn)流;tc爲開關管由(you)關斷(導通)到導(dao)通(關斷)的轉換(huan)時間;f.sw爲開關管(guan)的開關頻率。
以(yǐ)DN40電磁流量計爲(wei)例,基于PWM控制的(de)脈沖勵磁系統(tǒng)的勵磁⭐電壓爲(wèi)80V，勵磁電流爲240mA,開(kai)關管的開關頻(pin)率爲20kHz,開關管開(kāi)關的轉換時間(jian)爲100ns,則開關管的(de)開關損耗約👨‍❤️‍👨爲(wèi)38.4mW。
2.5勵磁線圈阻抗(kàng)
　　合理地設計勵(li)磁線圈的直流(liú)電阻值和電感(gǎn)值，有助于減🐉小(xiǎo)勵磁電流的波(bō)動幅值,使基于(yu)PWM控制的脈沖勵(li)磁系統工作在(zài)💜最佳狀态。
　　由式(shì)(1)和式(2)可知,當勵(lì)磁電壓固定時(shi),勵磁電流的變(bian)化過程取決于(yú)勵磁線圈的電(diàn)感值和直流電(dian)阻值。電感值由(you)勵磁線圈的匝(zā)數決定。當勵磁(ci)線圈通人一--定(ding)的電流時,測量(liang)管♉内的磁場與(yu)勵磁線圈.的匝(za)數成正比。爲了(le)保證電磁流量(liang)計正常測量所(suo)需要🚶‍♀️的磁場強(qiang)度,勵磁線圈的(de)匝數一般不宜(yí)變化,此時📧,可以(yi)通過改變❗勵磁(cí)線圈的線徑來(lai)調整直流電阻(zu)。
忽略開關管上(shàng)的壓降,那麽,勵(li)磁線圈兩端的(de)電壓就等于🙇🏻勵(li)磁電壓:


式中Rmax爲(wei)勵磁線圈的直(zhí)流電阻值的最(zui)大值。
　　勵磁電流(liú)在穩态階段的(de)波形示意圖如(ru)圖3所示，其🐅中，勵(li)磁電☎️流🏃🏻穩态階(jiē)段的Is波動周期(qi)爲Tf，波動幅值爲(wei)Ic，設允許勵磁電(diàn)流最大波動幅(fu)值爲Imax，則Ic＜Imax。近似認(rèn)爲在穩态階段(duan)勵磁電流上升(shēng)的斜😍率是固定(dìng)值，等于勵🏃🏻磁電(diàn)流在穩态值處(chu)的斜率(圖3中a點(dian)處的🌈斜率)。由于(yu)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼在勵磁電流❌穩(wen)态階段，在開關(guan)管的一個開關(guān)周期内，勵磁電(dian)流的變化量爲(wèi)0，因此🥰，僅研究勵(lì)磁電流在穩态(tài)階段的上升過(guò)程。

　　所以，爲了使(shǐ)基于PWM控制的脈(mo)沖勵磁系統在(zai)設定的開💋關♈頻(pín)率下正常工作(zuo)，且勵磁電流值(zhi)在穩态階段的(de)波🥵動幅值小于(yú)Imax，勵磁線圈的直(zhí)流電阻值需要(yào)滿足式(7)和式(13)所(suǒ)決🏃定的範圍。
　　考(kao)慮到勵磁線圈(quan)的直流電阻值(zhí)受溫度影響較(jiao)大和電磁流量(liàng)計的整機功耗(hao)，勵磁線圈的直(zhi)流電阻值一般(bān)直👅接取下限值(zhi)。以DN40電磁流量計(jì)爲例，勵磁電❗壓(ya)爲80V，勵磁電流在(zai)穩态階段的☔平(ping)均值爲240mA，開關管(guan)的🧑🏾‍🤝‍🧑🏼開關頻率👣爲(wèi)20kHz，勵磁線圈的電(dian)感值爲0.2H，勵磁電(diàn)流在穩态階段(duan)的波👉動幅值要(yao)小☔于5mA，勵磁線圈(quān)的直流電阻值(zhi)的取值範💜圍爲(wei)167Ω至333Ω。通過調整勵(li)磁線圈的線徑(jing)把直流電阻值(zhí)設置成167Ω，這樣既(jì)可以最大限度(dù)地克服🏃‍♂️溫升帶(dài)來的影響，又可(ke)以使電磁流量(liàng)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻計的整機功耗(hào)最小。
3PWM控制的脈(mo)沖勵磁系統研(yan)制
3.1系統框圖
　　研(yan)制的基于PWM控制(zhi)的脈沖勵磁系(xi)統主要由勵磁(ci)電源、能量回饋(kuì)💁電路、勵磁線圈(quān)驅動電路、檢流(liú)電路、邏輯電路(lù)、PWM控制電路和勵(lì)磁❌時序産生電(diàn)路組成，如圖4所(suǒ)示。其中，能量回(huí)饋電路

　　在開關(guan)管關斷時回收(shōu)勵磁線圈中的(de)能量，并在開關(guān)管導通時把收(shou)集的能量回饋(kuì)給勵磁線圈，提(ti)高能量☎️利用率(lü);勵✂️磁線圈驅動(dòng)電路改變勵磁(ci)線圈中電流的(de)方向，實現方波(bo)勵磁，抑制電極(ji)極化，也維持⭐勵(li)磁電流穩定，爲(wei)勵磁線圈提供(gong)續流回路;檢流(liu)電👈路獲取流過(guo)勵磁線圈的🛀🏻電(dian)流值;邏輯電路(lu)爲勵磁線圈驅(qu)動電路提供控(kong)制信号;PWM控制電(dian)路維持流過勵(li)磁線圈的電流(liu)值，在電流值上(shàng)升🔞時，産生占空(kong)比爲1的方波，加(jia)快勵磁📐電流的(de)上升，在電流值(zhi)達到穩态值時(shí)産生頻率固定(dìng)、占空比自可調(diào)的PWM波形㊙️，以在勵(li)磁線圈中産生(sheng)❗穩定的電流值(zhi);勵磁時序産生(sheng)電路用來設定(ding)電磁流量計的(de)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼勵磁頻率。
3.2勵磁(cí)線圈驅動電路(lù)
　　勵磁線圈驅動(dòng)電路主要由H橋(qiao)開關電路和H橋(qiáo)驅動電路組成(chéng)，如圖5所示。H橋開(kāi)關電路由4個NMOS管(guan)組成，受H橋驅動(dong)電路控制，其中(zhong)，Q3和Q4爲控制勵磁(ci)電流穩定的開(kāi)關管，實現脈沖(chòng)勵磁，Q1和Q2用來改(gǎi)😍變勵磁電流方(fāng)向的開關管;H橋(qiao)驅動電路主要(yao)由電平轉換電(dian)路和光耦組成(cheng)，其中，P1和P2是光耦(ǒu)，T1和T2是電平轉換(huan)電路。CT_1，CT_2，CT_3和CT_4分别是(shi)🍓Q1，Q2，Q3和Q4的控制信号(hào);VFB是由單刀雙擲(zhì)開關S1輸出的檢(jiǎn)流電阻上的電(diàn)壓信号。在H橋開(kai)關電路的低端(duān)和地之間接🛀🏻入(rù)兩個檢流電阻(zǔ)‼️，這2個檢流電阻(zǔ)通過開關進行(háng)💰選擇，以保證在(zài)勵磁電流方向(xiàng)♻️切換時，單刀雙(shuang)擲開🈲關輸出的(de)勵磁電流值總(zǒng)爲正，實現對勵(lì)⛷️磁電流的準确(què)控制。

3.3PWM控制電路(lù)
　　PWM控制電路主要(yao)由誤差放大器(qi)和PWM電路組成，如(ru)圖6所示。誤差放(fang)大器對基準值(zhí)和電流值進行(háng)比較并放大誤(wu)差。PWM電路根據放(fàng)大後🈲的誤差信(xìn)号産生控制開(kai)關管所需要的(de)信号。PWM控制電路(lù)實時檢測勵磁(ci)電流值，并根據(jù)勵磁電流的大(dà)小輸🌈出頻率固(gu)定、占空比👨‍❤️‍👨自可(kě)調的PWM波形，以在(zài)勵磁線圈中産(chǎn)生波動較小、穩(wěn)定的電流值。

4性(xìng)能測試和檢定(ding)實驗
　　爲了考核(he)基于PWM控制的脈(mo)沖勵磁系統的(de)性能，将其與國(guo)内某公司生産(chǎn)的口徑爲40mm的電(diàn)磁流量計一次(ci)儀表相配合，測(ce)試其能夠實現(xian)的最高勵磁頻(pin)率、勵磁電流在(zai)穩态段的波動(dòng)情況和流量信(xìn)号的穩定性，對(dui)比不同勵磁系(xi)統的功耗，進行(háng)水流量檢定實(shi)驗。
4.1勵磁頻率測(ce)試
　　在80V勵磁電壓(ya)下，做160Hz勵磁頻率(lǜ)的實驗測試。當(dang)勵磁電流❗爲🐅240mA時(shi)，約經0.8ms就進入了(le)穩态。而采用基(ji)于高低壓電📧源(yuan)切🌐換的勵磁🈚方(fāng)式，當高壓爲80V、維(wei)持電流穩定的(de)低壓爲17V、勵磁電(diàn)流爲180mA時，由于電(dian)源的切換導緻(zhi)勵磁系🔴統需要(yao)從一個工作狀(zhuàng)态轉移到另一(yī)個工作狀态，這(zhè)個轉移過程所(suǒ)需要的時間要(yao)大于勵磁電流(liu)的🔆上升時間，因(yin)此，勵磁電流無(wú)法進入穩态。
4.2勵(li)磁電流和PWM控制(zhì)電路輸出電壓(yā)測試
　　分别用示(shi)波器的普通探(tàn)頭和電流探頭(tou)測試PWM控制電路(lu)☎️輸出的信号和(hé)流過勵磁線圈(quān)的電流值。測試(shì)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻結果表明:在勵(li)磁電流上升時(shí)，PWM控制電路輸出(chu)占空比爲1的信(xin)号;在勵磁電流(liu)進入☁️穩态時，發(fā)出頻率固定的(de)脈沖控制信号(hào)🈲。在勵磁電🚩流穩(wen)态段，開關管的(de)頻率約爲20kHz。勵磁(cí)電流經過截止(zhǐ)頻率爲2kHz的四階(jie)巴特沃斯濾波(bo)後，在穩态段的(de)最大波動值僅(jin)約爲3.7mA，比較穩定(dìng)。
4.3基于PWM控制的脈(mo)沖勵磁系統功(gong)耗測試
　　由于勵(li)磁電源輸入的(de)功率主要由基(jī)于PWM控制的脈沖(chong)勵磁系☎️統和勵(lì)磁線圈承擔，所(suo)以，隻要測出勵(li)磁電源的輸入(rù)功率和㊙️勵磁👈線(xiàn)圈的功率，就可(ke)以得到🚩基于PWM控(kòng)制的脈🆚沖勵磁(cí)☔系統的功率。根(gēn)㊙️據勵磁電源的(de)輸入電壓和輸(shu)入💋電流可以計(ji)算出輸㊙️入功率(lü)，根據勵磁電流(liu)和勵磁線圈的(de)等效直流電阻(zǔ)可以計算出勵(li)磁線圈的功率(lü)。基于高低壓電(dian)源切換勵磁系(xi)統的功率計算(suan)方法相同。
勵磁(ci)頻率設爲12.5Hz、所配(pei)DN40一次儀表的勵(li)磁線圈直流電(diàn)阻爲56Ω時，比較基(jī)于高低壓電源(yuán)切換的勵磁系(xi)統與🈲基于PWM控制(zhi)的脈沖勵磁系(xì)統的功耗。基于(yu)高低壓電⛷️源切(qiē)換勵磁系統所(suo)用的勵磁電源(yuan)的高壓爲80V，相應(yīng)的輸入電流爲(wèi)12mA;低壓爲24V，相應的(de)輸入電流🚶爲176.8mA。根(gēn)據一個勵磁周(zhōu)期内高壓和低(dī)壓各自工作的(de)時間，計算出勵(lì)磁電源輸入功(gong)率約爲5.20W。流㊙️過勵(li)磁線圈的勵磁(cí)電流爲178mA，根據勵(lì)磁線圈的直流(liú)電阻🔞，計算出勵(lì)磁線圈消耗的(de)功率約爲🌈1.77W。因此(ci)，得出勵磁系統(tǒng)承擔的功率約(yue)爲3.43W。基于PWM控制的(de)脈沖勵磁💃🏻系統(tǒng)的勵磁電壓爲(wèi)㊙️76V，輸入電流爲66.7mA，勵(li)磁💋電流爲240mA，所以(yi)，勵磁電源輸入(ru)功率🐕約爲5.07W，勵磁(ci)線圈消耗的功(gong)率🍉約爲3.23W，消耗在(zài)該勵磁系統上(shang)的功率約爲1.84W。
　　可(ke)見，基于PWM控制的(de)脈沖勵磁系統(tong)的勵磁電流比(bǐ)基于高低壓😘電(diàn)源切換勵磁系(xi)統的大了34.83%，而前(qian)者承擔🌈的功率(lü)僅爲後者的👨‍❤️‍👨53.64%。這(zhe)說明基于PWM控制(zhi)的脈沖勵磁系(xì)統消耗的功率(lü)主要✍️集中在一(yī)次儀🔞表的勵磁(cí)線圈，所以，可有(yǒu)效地解決勵磁(ci)系統的發熱問(wèn)題。
4.4水流量檢定(dìng)實驗
　　基于PWM控制(zhì)的脈沖勵磁系(xì)統可以實現更(gèng)高的勵磁頻率(lǜ)，有效地抑制漿(jiāng)液噪聲，但是，能(neng)否保證水流量(liàng)⛷️測量的精度和(he)穩定性，需要實(shi)驗驗證。爲此，利(lì)用精度等級爲(wèi)0.2的水流量檢定(ding)裝置，采用容積(ji)法，對研制的基(jī)于PWM控制的脈沖(chong)勵磁系統進行(háng)水流量檢定實(shi)驗。水流量檢🧡定(ding)的最小流速爲(wei)0.49m/s，最大流速爲7.13m/s，共(gong)檢定了12個流量(liàng)點🔞，每🈲點重複檢(jian)定3次。實驗結果(guo)表明:最大測量(liang)誤差小于0.34%，重👈複(fu)性誤差小于0.04%，精(jing)度優于0.5級。
5結論(lun)
(1)設計了基于PWM控(kong)制的脈沖勵磁(ci)系統方案，分析(xi)了工✏️作原理💛，計(ji)算了勵磁頻率(lü)、勵磁電流穩态(tài)階段的調制頻(pin)☂️率、勵磁功耗和(he)阻抗。
(2)研制基于(yu)PWM控制的脈沖勵(lì)磁系統，實現了(le)更高的勵磁頻(pin)率。當勵磁供電(dian)電源升高至80V時(shi)，勵磁電流進入(ru)穩态💋的時間僅(jin)爲0.8ms，可以實現160Hz的(de)勵磁頻率。勵磁(cí)系統能産生比(bi)較穩🌈定的勵磁(cí)電流值，在勵磁(ci)電流穩定時，勵(li)磁電流的波動(dòng)小于5mA。
(3)基于PWM控制(zhi)的脈沖勵磁系(xì)統的勵磁電流(liú)更大，而消耗的(de)功率✔️僅爲基于(yú)高低壓電源切(qiē)換的53.64%，有效地解(jiě)⚽決了勵磁系統(tong)的發熱問題。
(4)水(shui)流量檢定結果(guǒ)表明，基于PWM控制(zhì)的脈沖勵磁系(xì)統的😍電磁💔流量(liàng)計的測量精度(dù)優于0.5級，這說明(ming)研制的勵磁系(xi)統能爲電磁流(liu)量計的精度高(gao)測量提供保🈲證(zheng)。

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