[发明专利]接触器的节电电路

说明书

技术领域

本发明涉及交流接触器领域，具体涉及一种提高功率因数的交流接触器的节电电路。

背景技术

传统接触器操作系统由线圈、静铁心、衔铁和反力弹簧组成。当接触器线圈通电后，静铁心和衔铁之间产生吸力，当吸力大于弹簧反作用力时，衔铁被吸向静铁心，直到与静铁心接触为止，这时主触头闭合，这个过程称为吸合过程。线圈持续通电，衔铁与静铁心保持接触，主触头保持闭合状态的过程，称为吸持过程。当线圈中电流减少或中断时，静铁心对衔铁的吸力减小，当吸力小于弹簧反作用里时，衔铁返回打开位置，主触头分开，这个过程称为释放过程。

接触器用于频繁地接通和分断交、直流电路，且可以远距离控制的低压电器。其主要控制对象是电动机，也可以用于控制电热器、电焊机和照明灯等电力负载。目前全国接触器的使用量巨大，中大容量的接触器在吸持状态时，每台消耗的有功功率平均约为60W，功率因数只有0.3左右。降低接触器的能耗对节能减排有重大贡献。

目前已有的接触器节电器采用交流转直流，大电流吸合，小电流保持的方式，大大降低了电磁线圈铁损、铜损和短路环的损耗，可以减小90％以上的有功功耗。但这些技术还有一定的缺陷，只解决的有功功耗的问题，对于功率因数的提高却无能为力，某些节电技术还会使得功率因数降低。如申请号为200510029373.2的专利中，采用脉冲形式给电磁线圈供电，使电磁线圈以恒定的小电流工作；采用该方式工作，不仅会产生大量的谐波，而且输入电流的有效值不跟随输入电压，导致功率因素很低，按照该技术制作样机，实际PF值小于0.3。申请号201210196762.4和201010040019.9的专利的技术，在输入交流电压过零附近给电磁线圈励磁，使得输入电流与输出电压处于一种类似反相的状态，按照该技术制作样机，功率因数小于0.1。

在国家标准GB21518-2008中，根据接触器线圈损耗分为三个能效等级。一般传统接触器为3级能效，而带节电技术的接触器可以做到2级能效。对于容量为100A以上的接触器，为了达到1级能效需要需要把线圈吸持功耗降到1VA以下。目前的接触器节电技术绝大部分没有考虑过功率因数的问题，采用现有的节电技术，很难做到1级能效。必须采用PFC电路才有可能做到1级能效。对于接触器相关的领域，尚未发现使用主动式PFC的技术来提高接触器线圈的功率因数，对于接触器领域相关的普通技术人员，主动式PFC是一项新技术。而在开关电源领域中，由于相关行业标准的要求，主动式PFC电路一般在功率等级75W以上的开关电源中才会使用，小功率开关电源由于成本的原因不会使用，更不用说1W以下的微功率开关电源。通常大功率PFC工作在连续或临界模式，而小功率的PFC工作在断续模式，差别非常大。那么1W以下功率等级PFC电路的工作原理和过程有别于大功率的PFC电路，所以对于开关电源领域的普通技术人员来说，1W以下功率等级的PFC技术并不是常用公开的技术。

针对现有技术所存在的上述的缺陷，本发明提供了一种交流接触器的节电电路，在降低接触器线圈有功功耗的同时可以提高功率因数，使得传统接触器达到1级能效。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能在降低接触器线圈有功功耗的同时可以提高功率因数的接触器的节电电路。

为了实现上述发明目的，本发明提供一种接触器的节电电路，包括线圈驱动电路，还包括整流滤波电路、PFC电路、辅助供电电路和方波发生电路，所述方波发生电路，根据设定时序，通过第一输出端向PFC电路输出第一方波信号，并通过第二输出端向线圈驱动电路输出第二、第三方波信号，用以分别控制PFC电路中的第一开关管和线圈驱动电路中的第二开关管的占空比；所述辅助供电电路，在接触器吸持阶段，为方波发生电路提供电能；所述整流滤波电路，用于把输入交流电整流成脉动的直流电；并把输入窄脉冲电流滤为平滑的电流后，以消除50Hz的工频分量以外的其他高次谐波分量后，输出给PFC电路；所述PFC电路，接收整流滤波后的电能，让输入电流的有效值跟随输入电压变化，并输出给线圈驱动电路及辅助供电电路；所述线圈驱动电路，用来控制接触器线圈的电流；其中，在接触器吸合阶段，PFC电路不工作，节电电路为接触器线圈提供大电流来吸合；在过渡阶段，PFC电路开始工作，节电电路控制接触器线圈的电流逐渐变小；在接触器吸持阶段，PFC电路持续工作，节电电路控制接触器线圈的电流持续为吸持所需的小电流。