[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

技術領域

本發明涉及器械智能控制領域，特別是一種數字化全過程動態控制智能交流接觸器。?

背景技術

近年來交流接觸器的智能化控制發展迅速，出現了多種控制方案。早期大多采用交流接觸器高電壓直流起動、低電壓直流保持的開環控制方案，將單片機為核心的控制模塊與改造后的交流接觸器本體相結合，實現起動過程的選擇性分段控制和吸持階段的節能無聲運行。但是，由于交流接觸器本體結構的原因，在工作過程中鐵心和線圈的動作分散性很大，即使對同一臺接觸器工作次數的增加，動作值還將發生變化，給智能控制帶來一定的難度。隨著電子技術和控制技術的發展，帶反饋控制的交流接觸器脈寬調制控制方案得到關注。文獻[1-2]提出了一種帶電壓反饋的接觸器脈寬調制智能控制方案，并對接觸器的動態工作過程及磁系統的發熱情況進行分析，文獻[3]采用脈寬調制技術控制永磁接觸器起動過程，實現了無位置傳感器的永磁接觸器優化控制，但其起動過程中電參量均為開環控制。文獻[4]研究了小容量交流接觸器的抗電壓跌落開環控制方案，包括控制模塊中開關電源的設計及故障保護功能的實現。文獻[5]提出了一種閉環斬波起動的交流接觸器智能控制方案，可靈活調節接觸器的激磁電流。以上控制方案中都是以單片機作為核心控制器件，對接觸器的整個運行過程進行控制，配合外部的模擬電源控制芯片或開關電路，間接實現對接觸器激磁狀態的閉環或者開環控制，使接觸器的性能得到一定的提升，但所需器件較多，不能通過單一控制芯片實現對接觸器激磁狀態的直接控制，在控制過程中難以高效的融入復雜的控制策略，制約了接觸器的有效控制。

參考文獻

[1]劉穎異，陳德桂，紐春萍，等．帶電壓反饋的智能接觸器動態特性及觸頭彈跳的仿真與研究[J]．中國電機工程學報，2007，27(30)：20-25。

[2]季良，陳德桂，劉穎異，等．帶電壓反饋智能接觸器的熱分析模型[J]．西安交通大學學報，2010，44(8)：90-95。

[3]汪先兵，林鶴云，房淑華，等．無位置傳感器的智能永磁接觸器弱磁控制及合閘動態特性分析[J]．中國電機工程學報，2011，31(18)：93-99。

[4]湯龍飛，許志紅．交流接觸器新型智能抗電壓跌落控制模塊的設計[J]．中國電機工程學報，2012，32(27)：95-103。

[5]湯龍飛,許志紅.??閉環斬波起動交流接觸器控制模塊設計[J].?中國電機工程學報.?2013，33(18)?:132-139。

發明內容

本發明的目的是發明一種數字化全過程動態控制智能交流接觸器。通過采用數字化芯片實現了交流接觸器吸合過程速度閉環控制（基于線圈電流下降沿斜率），直接控制動靜鐵心及動靜觸頭的撞擊能量，可大幅度減少吸合過程中的鐵心與觸頭彈跳；吸持過程工作于電流閉環斬波模式，自動調整斬波頻率，防止產生音頻噪聲，同時能在較寬的輸入電壓范圍內維持吸持電流的穩定，進行節能無聲閉環運行；分斷過程將整流濾波后的直流負壓施加到線圈兩端，迫使線圈電流快速下降，電磁系統快速退磁，觸頭迅速在零前某一時刻分斷，并具有零電流分斷的自校正功能，可以克服接觸器的動作分散性及觸頭磨損等因素造成的零電流分斷控制失敗。

本發明采用以下方案實現：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。