[發明專利]數字化全過程動態控制智能交流接觸器

有效

• 申請號: 201310368626.3
• 申請日: 2013-08-21
• 公開（公告）號: CN103456566A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 許志紅;湯龍飛
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H01H47/02
• 分類號: H01H47/02
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 薛金才;蔡學俊

1.?一種數字化全過程動態控制智能交流接觸器，包括一交流電源(P)，其特征在于：還包括一數字控制單元(M)，所述的交流電源(P)經整流模塊(A)和濾波電容(D)后變為直流，該直流的輸出端與電阻R1的一端、第一電力電子開關(S1)的第一端以及第一快恢復二極管(D2)的一端連接；該直流的接地端與電阻R2的一端、第二快恢復二極管(D3)的一端以及第二電力電子開關(S4)的第二端連接；所述電阻R1的另一端與電阻R2的另一端連接；所述第一電力電子開關(S1)的第二端、第二快速恢復二極管(D3)的第二端與接觸器線圈(C)的一端連接；所述第一快速恢復二極管(D2)的另一端與第二電力電子開關(S4)的第一端連接；所述數字控制單元(M)連接有用于所述交流接觸器分斷時間自校正的自校正電路(Z)、觸頭電流檢測電路(K)、人機接口電路(W)、泵升電壓隔離采樣電路(U)、用于采集接觸器線圈電流的電流傳感器(I)、第一隔離驅動電路(Q1)以及第二隔離驅動電路(Q2)。

2.根據權利要求1所述的數字化全過程動態控制智能交流接觸器，其特征在于：根據所述第一電力電子開關(S1)、第二電力電子開關(S4)的工作狀態能定義三種電路狀態：第一電力電子開關(S1)、第二電力電子開關(S4)同時導通時，直流正向電壓施加在線圈兩端，定義此時電路狀態為+1態；第一電力電子開關(S1)、第二電力電子開關(S4)同時截止且線圈電流不為零時，線圈電流通過第一、二快恢復二極管（D2、D3）續流，將能量回饋到濾波電容(D)，接觸器線圈(C)兩端承受直流負向電壓，定義此時電路狀態為-1態；第一電力電子開關(S1)、第二電力電子開關(S4)只有一個導通且線圈電流不為零時，線圈通過其中一個開關管和一個快恢復二極管續流，接觸器線圈端電壓為負的續流管壓降，定義此時電路狀態為0態。

3.根據權利要求2所述的數字化全過程動態控制智能交流接觸器，其特征在于：所述交流接觸器的工作過程包括三個階段：

吸合階段：接到吸合控制命令后，數字控制單元(M)開始控制交流接觸器閉環起動，PWM控制方式選擇開/關控制模式，數字控制單元(M)內的定時器分為多段控制，每一段都有一個基準值，當采樣值大于基準值時，輸出占空比為0%的PWM信號，關斷開關管，如果采樣值小于基準值，則輸出占空比為100%的PWM信號，實現快速開關控制；

吸持階段：吸合過程結束后，交流接觸器轉入吸持控制程序，此時，通過設定PWM工作頻率和占空比，使電路在+1態和-1態之間快速的切換，從而維持線圈電流的動態恒定；

分斷階段：利用數字控制單元(M)中的高速模擬比較器進行硬件并行檢零，檢測觸頭電流過零點，當接到分斷指令時，數字控制單元(M)會從上一個電流過零點開始進行一段時間的延時后執行分斷指令，快速的將電路置為-1態，線圈電流迅速下降到0，保證觸頭在設定的零前區域快速分斷，減小分斷電弧。

4.根據權利要求3所述的數字化全過程動態控制智能交流接觸器，其特征在于：所述吸持階段具有速度閉環和電流閉環雙閉環工作模式，用速度外環控制電流內環；設定一個電流內環的執行頻率，通過數字控制單元(M)的高速AD采樣線圈電流值并與給定值比較，當大于給定值時占空比更新為0%，當小于給定值時占空比更新為100%，電流內環快速的將電流值調節到給定值；速度外環檢測線圈電流下降沿斜率，在起動過程中，當電路處于-1態時，線圈端電壓為負，該負壓能迫使線圈電流快速下降，配合+1態下的電流快速上升，提高電流的調節速度。

5.根據權利要求4所述的數字化全過程動態控制智能交流接觸器，其特征在于：所述數字控制單元(M)采用了PWM引腳改寫功能，在起動過程中，人為改寫PWM引腳狀態，使-1態引起的下降沿斜率與運動反電勢引起的下降沿斜率相互剝離，當數字控制單元(M)完成斜率檢測后快速退出引腳改寫，由PWM模塊重新接管引腳狀態，用于將線圈電流快速調節到給定值，做到斜率檢測與電流控制快速交錯進行；在起動過程中通過控制動鐵心速度來優化接觸器起動過程，減少觸頭彈跳。

6.根據權利要求1所述的數字化全過程動態控制智能交流接觸器，其特征在于：所述自校正控制電路(Z)含控制按鈕和測試電路，在交流接觸器主觸頭通電之前，按下控制按鈕，進行固有分斷動作時間測試，記錄于芯片中，作為零電流分斷的校正參數，有效避免了接觸器動作的分散性；接觸器經過長時間工作以后，由于機構老化和觸頭磨損等原因，動作時間發生改變，可以進行離線校準，確保接觸器的零電流分斷控制，提高了控制的可靠性。