1 系统整体设计方案系统主要由电压比较模块 、功率场效应管开关电路和 DC/DC充电模块构成 。系统框图如图1所示。
2 模块电路设计2. 1 电压比较模块设计电压比较模块采样主电源和储能单元端电压 ,经过阻抗隔离后 ,将采样电压送入集成电压比较器LM311实现电压比较 ,并将比较器输出电压送入场效应管驱动器 ,控制场效应管开关电路进行旁路切换。
3 实验结果分析3. 1 实验台架搭建完成电路设计后 ,利用Protue.完成原理图设计和PCB板布线并制作系统电路硬件 。实验采用MTS型电液伺服拉力试验机配合力传感器和数据采集系统检测磁流变阻尼器力学性能变化情况 ,通过霍尔电流传感器测量储能单元断电切换瞬间的输出电流上升速度。实验台如图2所示。主电源端接额定S2 V/6 A开关电源,开关电源输入端通过空气开关接单相220 V 交流市电 ,选用储能单元为S2 V/500 F超级电容模组。
图2 磁流变阻尼器实验台架3.2 实验步骤及结果分析MR阻尼器通过夹具固定在MTS拉力试验机上 ,调节电流驱动器以1 A电流供电 ,在试验机上位机软件界面上设定频率0.5Hz、振幅10 mm运行 , 阻尼器通过振幅零点时断开空气开关 ,得到MR阻尼器阻尼力-振幅曲线如图3所示 。通过双通道示波器分别采集主电源端电压和霍尔电流传感器输出波形曲线如图4所示。
图3 阻尼力-振幅曲线由图3、图4可见 ,断电后 ,主电源端电压迅速下降 ,超级电容输出电流迅速跃升 ,说明电源输入端迅速由主电源切换至后备电源端 ,磁流变阻尼器输出阻尼力亦未受影响 。调整图4测量标度得到超级电容器端电流上升过程动态过程参数如表1所示。
由表1数据可知 ,虽然超级电容输出电流超调较大 ,但是能够在150 μ.内迅速达到稳定值。从上述分析可知 ,在对于电源响应性能要求高的场合 , 以超级电容器作为储能单元能够提高系统的电流响应速度 ,缩短系统达到稳定的时间。
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