[发明专利]一种电磁开关高频信号的数据采集方法

说明书

本发明涉及一种电磁开关高频信号的数据采集方法，将输入电源依次经过整流单元、滤波单元后，通过两个电力电子开关施加在电磁开关线圈上，根据两个电力电子开关的驱动信号与前端直流滤波电压间接合成电磁开关线圈的高频方波电压。本发明结合电磁开关驱动电路，根据驱动信号及前端直流滤波电压来间接合成线圈高频方波电压，可大幅降低采样系统对电压传感器带宽及AD输入通道采样速度的要求，从而降低采样系统的成本。

技术领域

本发明涉及工业控制系统领域，特别是一种电磁开关高频信号的数据采集方法。

背景技术

电磁开关广泛应用于各种工业控制系统，其性能指标直接影响着整个系统的稳定性和可靠性。电磁开关在整个运动过程中的线圈电压、线圈电流、动铁心位移等机电参量的动态曲线构成了接触器的动态特性，可以在很大程度上反映其性能指标，成为判断接触器性能优劣的重要依据。目前，对电磁开关的动态特性进行分析主要通过两种方式：1、采用数模一体化联合仿真、三维有限元仿真及多物理场的一体化耦合仿真来建立电磁开关的动态仿真模型，进行动态特性仿真；2、以数据采集卡为核心，构建电磁开关的数据采集系统，对整个运动过程中的动态特性进行数据采集，之后进行上位机的数据分析。以上两种方法都是研究电磁开关动态特性的有效手段。

近年来电磁开关的闭环智能控制技术发展迅速，主要有如下几种控制方案：

1、线圈电流闭环控制技术：

线圈激磁电压采用PWM控制，以线圈电流为反馈，进行闭环控制，直接调节线圈高频方波电压的导通周期数及占空比，从而得到所需的线圈电流。

2、无位置传感器的位移闭环控制：

在电流闭环控制的基础上，进一步采用位移估算技术来实时估算接触器动铁心位移，构建无位置传感器的位移闭环控制，其线圈激励电压同样为高频方波。

3、线圈电压闭环控制技术：

采用线圈电压平均值作为反馈，以PWM方式来调节激磁电压占空比，电磁开关的激磁电压同样为高频方波。

通过以上智能控制方案可以看出：随着电磁开关智能控制技术的发展，其激磁方式由传统的工频交流或直流激磁向高频激磁转变，因此需要采用新的仿真方法或测量手段来研究高频激磁下电磁开关的动态特性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提出一种电磁开关高频信号的数据采集方法，结合电磁开关驱动电路，根据驱动信号及前端直流滤波电压来间接合成线圈高频方波电压，可大幅降低采样系统对电压传感器带宽及AD输入通道采样速度的要求，从而降低采样系统的成本。

本发明采用以下方案实现：一种电磁开关高频信号的数据采集方法，将输入电源依次经过整流单元、滤波单元后，通过两个电力电子开关施加在电磁开关线圈上，根据两个电力电子开关的驱动信号与前端直流滤波电压间接合成电磁开关线圈的高频方波电压。

进一步地，所述整流单元采用整流桥电路实现，所述滤波单元采用并接在所述整流桥电路输出端的滤波电容实现，所述滤波电容的两端分别连接至两个电力电子开关的一端，所述两个电力电子开关的另一端分别连接至所述电磁开关线圈的两端。

进一步地，所述两个电力电子开关与一嵌入式控制芯片电性相连，用以获取驱动信号；所述滤波单元的两端并接有用以采集前端直流滤波电压的电压传感器，所述电磁开关线圈串接有用以采集电磁开关线圈电流的电流传感器；

所述电压传感器、电流传感器均连接至一采集卡的模拟通道，用以将前端直流滤波电压、电磁开关线圈电流信号输入采集卡；所述嵌入式控制芯片与所述采集卡的数字通道相连，用以将两个电力电子开关的驱动信号输入采集卡；

所述采集卡的输出连接至上位机，用以将采集到的前端直流滤波电压、电磁开关线圈电流信号、以及两个电力电子开关的驱动信号输入至上位机进行后续处理。