[發明專利]一種智能交流接觸器自適應分斷控制方法

有效

• 申請號: 202110707532.9
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113421794B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 許志紅;張長坤
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H01H47/00
• 分類號: H01H47/00;H01H47/18;H01H47/22
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 陳明鑫;蔡學俊

1.一種智能交流接觸器自適應分斷控制方法，其特征在于：提供一智能交流接觸器，所述智能交流接觸器包括三相觸頭S_A、S_B、S_C、智能電磁操動機構K、第一電流互感器CT_A、第二電流互感器CT_B和第三電流互感器CT_C；所述智能電磁操動機構K與所述三相觸頭S_A、S_B、S_C連接，用以控制三相觸頭S_A、S_B、S_C；所述三相觸頭S_A、S_B、S_C與外部負載連接，用于控制外部負載的投切；所述三相觸頭S_A與外部交流電源的連線穿過所述第一電流互感器CT_A，所述三相觸頭S_B與外部交流電源的連線穿過所述第二電流互感器CT_B，所述三相觸頭S_C與外部交流電源的連線穿過所述第三電流互感器CT_C，用于監測三相觸頭S_A、S_B、S_C回路的電流；

具體包括以下步驟：

步驟S1：智能交流接觸器檢測到分斷操作，即檢測到控制電源與智能電磁操動機構K的連接斷開；

步驟S2：通過第二電流互感器CT_B，檢測S_B觸頭電流的過零點；

步驟S3：以S_B觸頭的電流過零點為基準，延時0～10ms，給出負壓信號，控制接觸器分斷；

步驟S4：在接觸器分斷過程中，根據感應電勢大于智能電磁操動機構K中線圈回路總電阻壓降的關系，由智能電磁操動機構K中線圈電流檢測接觸器的斷開時間；

步驟S5：根據第一電流互感器CT_A、第二電流互感器CT_B、第三電流互感器CT_C的信號獲取各觸頭的分斷時間；當各個電流互感器信號持續為零時，認為觸頭完全斷開電路；負壓信號至觸頭完全斷開電路的時間間隔即為分斷時間；

步驟S6：由斷開時間和分斷時間，計算得到三相觸頭的總燃弧時間，并存儲；

步驟S7：以n次分斷操作為一組，根據n個燃弧時間的歷史數據，以延時動作時間為優化變量，以總燃弧時間最小為優化目標，通過遺傳算法，優化得到新的n次分斷操作的延時；

步驟S8：在后續n次分斷過程中，依次執行優化得到的n個延時；

步驟S9：重復步驟S1至步驟S8，存儲總燃弧時間，再次尋優，動態調整延時，最終實現智能交流接觸器在當前負載下三相總燃弧時間最小的狀態下運行；

所述步驟S3、S4的具體內容為：

首先，在智能電磁操動機構K中，開關管VT₁、VT₂保持截止，VT₃保持導通，瞬態抑制二極管TVS產生負壓施加在線圈兩端，使線圈電流快速下降并在動靜鐵心完全分離時降至零，即觸動階段；當線圈電流為零后，動靜鐵心完全分離，動鐵心快速運動，VT₂導通，旁路TVS，同時以占空比為d₂的脈沖寬度信號調整補償電阻R_comp在線圈回路的平均阻值，即運動階段；最終，動鐵心帶動觸頭斷開，三相燃弧結束后，切斷負載與交流電源的連接；

在接觸器分斷過程的運動階段，根據線圈中感應電勢與線圈回路總電阻的壓降關系，能夠實現接觸器斷開時間的檢測；為保證斷開時間的檢測有高精度，需配置線圈回路總電阻R_total，原則如式(3)

式中，R_coil為線圈電阻；R_comp為補償電阻；d₂為控制R_comp阻值的占空比；v為觸頭剛分時刻的動鐵心速度；dL_coil/dx為觸頭剛分時刻的線圈電感L_coil隨動鐵心位移x的變化率；在運動階段中，最初，感應電勢大于線圈回路總電阻壓降，線圈電流逐漸上升；隨后，感應電勢快速降低，當感應電勢小于總電阻后，線圈電流逐漸下降；運動階段的線圈電流為先增后減的狀態，設置占空比d₂為α，通過配置補償電阻R_comp，使得線圈電流峰值點與觸頭剛分時刻對應，實現無傳感器的接觸器斷開時間在線檢測，此時的線圈回路總電阻R_total；斷開時間t_open(j)通過線圈電流峰點檢測，保證電磁系統與觸頭系統的隔離，且檢測精度不受負載類型影響；

在步驟S4中的斷開時間檢測過程，為削弱線圈

電阻變化對斷開時間t_open(j)檢測精度的影響，建立了基于脈沖寬度調制的補償電阻R_comp阻值調節方案，進而穩定線圈回路總電阻R_total；在不同的環境溫度、接觸器工作條件下，線圈電阻將發生變化；為保證斷開時間檢測精度高，需根據線圈電阻變化情況，調整占空比d₂進而穩定線圈回路總電阻R_total，保持線圈電流峰值點與觸頭剛分時刻對應；線圈電阻可通過平均勵磁電壓和線圈電流計得到，控制補償電阻阻值的所需的占空比d₂可由式(4)算得，

式中，u_C為電源整流濾波后的電壓，d₁為開關管VT₁的脈沖寬度信號占空比；當線圈電流穩定時，采集10ms的u_C，d₁和i_coil，根據所需線圈回路總電阻R_total和線圈驅動電路中配置的補償電阻R_comp的計算得到所需的占空比d₂。