[发明专利]数字化全过程动态控制智能交流接触器

说明书

技术领域

本发明涉及器械智能控制领域，特别是一种数字化全过程动态控制智能交流接触器。 

背景技术

近年来交流接触器的智能化控制发展迅速，出现了多种控制方案。早期大多采用交流接触器高电压直流起动、低电压直流保持的开环控制方案，将单片机为核心的控制模块与改造后的交流接触器本体相结合，实现起动过程的选择性分段控制和吸持阶段的节能无声运行。但是，由于交流接触器本体结构的原因，在工作过程中铁心和线圈的动作分散性很大，即使对同一台接触器工作次数的增加，动作值还将发生变化，给智能控制带来一定的难度。随着电子技术和控制技术的发展，带反馈控制的交流接触器脉宽调制控制方案得到关注。文献[1-2]提出了一种带电压反馈的接触器脉宽调制智能控制方案，并对接触器的动态工作过程及磁系统的发热情况进行分析，文献[3]采用脉宽调制技术控制永磁接触器起动过程，实现了无位置传感器的永磁接触器优化控制，但其起动过程中电参量均为开环控制。文献[4]研究了小容量交流接触器的抗电压跌落开环控制方案，包括控制模块中开关电源的设计及故障保护功能的实现。文献[5]提出了一种闭环斩波起动的交流接触器智能控制方案，可灵活调节接触器的激磁电流。以上控制方案中都是以单片机作为核心控制器件，对接触器的整个运行过程进行控制，配合外部的模拟电源控制芯片或开关电路，间接实现对接触器激磁状态的闭环或者开环控制，使接触器的性能得到一定的提升，但所需器件较多，不能通过单一控制芯片实现对接触器激磁状态的直接控制，在控制过程中难以高效的融入复杂的控制策略，制约了接触器的有效控制。

参考文献

[1]刘颖异，陈德桂，纽春萍，等．带电压反馈的智能接触器动态特性及触头弹跳的仿真与研究[J]．中国电机工程学报，2007，27(30)：20-25。

[2]季良，陈德桂，刘颖异，等．带电压反馈智能接触器的热分析模型[J]．西安交通大学学报，2010，44(8)：90-95。

[3]汪先兵，林鹤云，房淑华，等．无位置传感器的智能永磁接触器弱磁控制及合闸动态特性分析[J]．中国电机工程学报，2011，31(18)：93-99。

[4]汤龙飞，许志红．交流接触器新型智能抗电压跌落控制模块的设计[J]．中国电机工程学报，2012，32(27)：95-103。

[5]汤龙飞,许志红.  闭环斩波起动交流接触器控制模块设计[J]. 中国电机工程学报. 2013，33(18) :132-139。

发明内容

本发明的目的是发明一种数字化全过程动态控制智能交流接触器。通过采用数字化芯片实现了交流接触器吸合过程速度闭环控制（基于线圈电流下降沿斜率），直接控制动静铁心及动静触头的撞击能量，可大幅度减少吸合过程中的铁心与触头弹跳；吸持过程工作于电流闭环斩波模式，自动调整斩波频率，防止产生音频噪声，同时能在较宽的输入电压范围内维持吸持电流的稳定，进行节能无声闭环运行；分断过程将整流滤波后的直流负压施加到线圈两端，迫使线圈电流快速下降，电磁系统快速退磁，触头迅速在零前某一时刻分断，并具有零电流分断的自校正功能，可以克服接触器的动作分散性及触头磨损等因素造成的零电流分断控制失败。

本发明采用以下方案实现：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。