液压元件电驱动的可靠性分析

　　前 言

　　液压元件驱动可靠性要求控制系统在满足功能的前提下, 有尽可能长的使用寿命。控制系统应具有良好电磁兼容性, 具有能够抵御预定电磁干扰能力, 并能留下一定安全余量, 且不能产生超过规定限度的电磁干扰。

　　液压控制系统往往伴随着大功率设备, 如电机的启停对控制系统的影响很大, 对电控系统带来了一定的干扰。控制系统是强弱模拟信号的混和电路, 传感器输出信号比较弱, 而控制信号一般是用于控制继电器、电磁阀等的强电流, 当强电流发生变化时, 往往串入弱电信号中, 造成干扰。有些恶劣的工作条件如雷击、强电磁场, 也会导致电子元件超速老化, 使得系统本身成为干扰源。

　　1 液压系统的电驱动

　　液压系统的电驱动包括两个方面: 液压阀的驱动和电机的驱动。

　　传统驱动液压阀采用电磁继电器驱动, 其优点是隔离可靠, 可用于各种交直流负载, 但控制电压范围比较窄, 需要较大的驱动功率, 分闸、合闸时产生火花, 造成一定的电磁干扰, 且寿命相对比较低(电气寿命一般为 10⁵次), 动作延时较长。不宜使用在要求快速响应和频繁开关的场合。

　　固态继电器 SSR(solid state relay) 是一种无触点通断电子开关, 由于其无触点特性, 使其在电控及计算机控制方面得到日益广泛的应用。固态继电器的输出电路也可分为直流输出电路, 交流输出电路和交直流输出电路等形式。交流输出时, 通常使用两个可控硅或一个双向可控硅, 直流输出时可使用双极性器件或功率场效应管。交流固态继电器按开关方式分有电压过零导通型( 简称过零型) 和随机导通型( 简称随机型), 按输出开关元件分有双向可控硅输出型( 普通型) 和单向可控硅反并联型( 增强型)。其优点如下:

　　(1) 隔离性好 SSR 的输入端采用隔离耦合电路, 元件多为光耦合器, 可以在输入- 输出端形成很高的绝缘耐压, 隔离时耐压大于 2000V, 符合国际电气安全标准, 电气上隔离了输出对输入的影响,有效地抑制了驱动回路对主控单片机的影响。

　　(2) 电磁干扰小 无噪声、无火花、无触点燃弧和回跳, 采用过零关断的交流固态继电器, 在零电压处导通, 零电流时关断, 减少了电流波形的突然中断, 减少了开关瞬时电磁效应, 降低了电磁干扰和射频干扰。

　　(3) 驱动功率小 直流大约在 6mA 左右, 与计算机接口方便, 能与 TTL、DTL、HTL 等逻辑电路兼容, 使得控制的实现更加灵活方便。

　　(4)工作可靠、寿命长(开关次数可达 10⁸～10⁹)没有机械运动, 不存在触点接触的不稳定性问题, 全部由固体器件完成触点功能, 能够在高冲击、振动的环境下使用。