[发明专利]数字化全过程动态控制智能交流接触器

权利要求书

1. 一种数字化全过程动态控制智能交流接触器，包括一交流电源(P)，其特征在于：还包括一数字控制单元(M)，所述的交流电源(P)经整流模块(A)和滤波电容(D)后变为直流，该直流的输出端与电阻R1的一端、第一电力电子开关(S1)的第一端以及第一快恢复二极管(D2)的一端连接；该直流的接地端与电阻R2的一端、第二快恢复二极管(D3)的一端以及第二电力电子开关(S4)的第二端连接；所述电阻R1的另一端与电阻R2的另一端连接；所述第一电力电子开关(S1)的第二端、第二快速恢复二极管(D3)的第二端与接触器线圈(C)的一端连接；所述第一快速恢复二极管(D2)的另一端与第二电力电子开关(S4)的第一端连接；所述数字控制单元(M)连接有用于所述交流接触器分断时间自校正的自校正电路(Z)、触头电流检测电路(K)、人机接口电路(W)、泵升电压隔离采样电路(U)、用于采集接触器线圈电流的电流传感器(I)、第一隔离驱动电路(Q1)以及第二隔离驱动电路(Q2)。

2.根据权利要求1所述的数字化全过程动态控制智能交流接触器，其特征在于：根据所述第一电力电子开关(S1)、第二电力电子开关(S4)的工作状态能定义三种电路状态：第一电力电子开关(S1)、第二电力电子开关(S4)同时导通时，直流正向电压施加在线圈两端，定义此时电路状态为+1态；第一电力电子开关(S1)、第二电力电子开关(S4)同时截止且线圈电流不为零时，线圈电流通过第一、二快恢复二极管（D2、D3）续流，将能量回馈到滤波电容(D)，接触器线圈(C)两端承受直流负向电压，定义此时电路状态为-1态；第一电力电子开关(S1)、第二电力电子开关(S4)只有一个导通且线圈电流不为零时，线圈通过其中一个开关管和一个快恢复二极管续流，接触器线圈端电压为负的续流管压降，定义此时电路状态为0态。

3.根据权利要求2所述的数字化全过程动态控制智能交流接触器，其特征在于：所述交流接触器的工作过程包括三个阶段：

吸合阶段：接到吸合控制命令后，数字控制单元(M)开始控制交流接触器闭环起动，PWM控制方式选择开/关控制模式，数字控制单元(M)内的定时器分为多段控制，每一段都有一个基准值，当采样值大于基准值时，输出占空比为0%的PWM信号，关断开关管，如果采样值小于基准值，则输出占空比为100%的PWM信号，实现快速开关控制；

吸持阶段：吸合过程结束后，交流接触器转入吸持控制程序，此时，通过设定PWM工作频率和占空比，使电路在+1态和-1态之间快速的切换，从而维持线圈电流的动态恒定；

分断阶段：利用数字控制单元(M)中的高速模拟比较器进行硬件并行检零，检测触头电流过零点，当接到分断指令时，数字控制单元(M)会从上一个电流过零点开始进行一段时间的延时后执行分断指令，快速的将电路置为-1态，线圈电流迅速下降到0，保证触头在设定的零前区域快速分断，减小分断电弧。

4.根据权利要求3所述的数字化全过程动态控制智能交流接触器，其特征在于：所述吸持阶段具有速度闭环和电流闭环双闭环工作模式，用速度外环控制电流内环；设定一个电流内环的执行频率，通过数字控制单元(M)的高速AD采样线圈电流值并与给定值比较，当大于给定值时占空比更新为0%，当小于给定值时占空比更新为100%，电流内环快速的将电流值调节到给定值；速度外环检测线圈电流下降沿斜率，在起动过程中，当电路处于-1态时，线圈端电压为负，该负压能迫使线圈电流快速下降，配合+1态下的电流快速上升，提高电流的调节速度。

5.根据权利要求4所述的数字化全过程动态控制智能交流接触器，其特征在于：所述数字控制单元(M)采用了PWM引脚改写功能，在起动过程中，人为改写PWM引脚状态，使-1态引起的下降沿斜率与运动反电势引起的下降沿斜率相互剥离，当数字控制单元(M)完成斜率检测后快速退出引脚改写，由PWM模块重新接管引脚状态，用于将线圈电流快速调节到给定值，做到斜率检测与电流控制快速交错进行；在起动过程中通过控制动铁心速度来优化接触器起动过程，减少触头弹跳。

6.根据权利要求1所述的数字化全过程动态控制智能交流接触器，其特征在于：所述自校正控制电路(Z)含控制按钮和测试电路，在交流接触器主触头通电之前，按下控制按钮，进行固有分断动作时间测试，记录于芯片中，作为零电流分断的校正参数，有效避免了接触器动作的分散性；接触器经过长时间工作以后，由于机构老化和触头磨损等原因，动作时间发生改变，可以进行离线校准，确保接触器的零电流分断控制，提高了控制的可靠性。