交流接觸器的控制器及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及低壓電器技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及交流接觸器的控制技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]交流接觸器的電子控制技術(shù)大多以單片機(jī)或分立元器件搭建的控制電路為核心，通過(guò)PWM控制方式，驅(qū)動(dòng)交流接觸器的電磁鐵可靠吸合、保持或者釋放，總體的技術(shù)參數(shù)需要符合GB14048.4標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定的要求，并達(dá)到節(jié)能目的。
[0003]申請(qǐng)?zhí)枮镃N201210196762.4，公開(kāi)號(hào)為CN102709118A，題為“一種交流接觸器的節(jié)能器”的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)揭示了一種交流接觸器的節(jié)能器，包括與交流接觸器相連的外圍電路和與外圍電路相連的信號(hào)處理器；信號(hào)處理器包括比較電路、過(guò)零檢測(cè)電路、脈寬調(diào)制電路、選擇電路、低壓檢測(cè)電路和信號(hào)合成電路。CN102709118A所揭示的節(jié)能器僅能對(duì)不同控制電壓下，電磁鐵保持階段的小電流的PWM脈沖寬度進(jìn)行可調(diào)控制，而在吸合階段，PWM脈沖寬度不可調(diào)，僅通過(guò)若干個(gè)固定工頻脈沖驅(qū)動(dòng)電磁鐵吸合動(dòng)作，無(wú)法控制吸合電流幅值及動(dòng)態(tài)特性，對(duì)接觸器吸合特性有較大影響，特別不適用于頻繁操作的情況，既影響接觸器壽命又不利于節(jié)能；此外，其保持階段的小電流的PWM頻率固定為工頻信號(hào)，雖能保證20ms時(shí)間級(jí)別的保持電流相對(duì)恒流，但20ms內(nèi)的小電流動(dòng)態(tài)變化范圍較大，且所屬工作頻率段屬于人耳可接收范圍內(nèi)，無(wú)法進(jìn)一步降低接觸器運(yùn)行時(shí)的噪聲，對(duì)接觸器壽命也有一定影響；而且，其無(wú)法實(shí)現(xiàn)控制電壓寬范圍自動(dòng)調(diào)節(jié)，故無(wú)法應(yīng)用于控制電壓波動(dòng)較大的場(chǎng)合，同時(shí)為滿足不同控制電壓使用需求，需要匹配參數(shù)配置不同的節(jié)能器和線圈，增加了產(chǎn)品型號(hào)，相應(yīng)增加了管理成本和倉(cāng)儲(chǔ)備貨成本。
[0004]申請(qǐng)?zhí)枮镃N201210530495.X，公開(kāi)號(hào)為CN103021735A，題為“具有高速脈寬調(diào)制功能的交流接觸器智能控制模塊”的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)揭示了一種具有高速脈寬調(diào)制功能的交流接觸器智能控制模塊，包括一 AC/DC電源，該AC/DC電源依次經(jīng)整流濾波電路、電力電子開(kāi)關(guān)為交流接觸器線圈供電；其還包括一電壓采樣電路、單片機(jī)控制系統(tǒng)、雙路DA轉(zhuǎn)換電路、鋸齒波發(fā)生電路、方波時(shí)鐘信號(hào)、高速脈寬調(diào)制器、自舉電路、補(bǔ)償電路、切換點(diǎn)檢測(cè)電路、霍爾電流傳感器、續(xù)流電路、低壓保持回路以及恒壓/恒流自動(dòng)切換電路。CN103021735A所揭示的電磁鐵吸合與保持階段采取兩種完全不同的控制策略，吸合階段經(jīng)由電流反饋回路，采用PWM控制方式，通過(guò)霍爾電流傳感器檢測(cè)線圈電流，單片機(jī)通過(guò)電流反饋信號(hào)控制調(diào)節(jié)線圈激磁電流；吸合過(guò)程結(jié)束后，其通過(guò)一觸發(fā)切換點(diǎn)檢測(cè)電路切換到低壓保持回路，為保持階段的電磁鐵線圈直接提供直流電源進(jìn)而驅(qū)動(dòng)電磁鐵工作。如此，為實(shí)現(xiàn)接觸器正常工作，并達(dá)到大電流吸合小電流保持的節(jié)能目的，整個(gè)控制模塊不光采用吸合、保持兩套控制回路，還增加了霍爾電流傳感器電路、觸發(fā)切換點(diǎn)檢測(cè)電路等可觀的硬件電路及軟件開(kāi)銷(xiāo)，不但增加了成本而且占用了更多的空間，特別不利于較小電流規(guī)格接觸器的應(yīng)用，使用局限性較大；而對(duì)于大電流規(guī)格接觸器，由于線圈保持所需能量大，上述低壓保持回路為提供足夠的能量使接觸器處于保持狀態(tài)，需要足夠大的容量以輸出一定的功率，進(jìn)一步增加了成本。
[0005]此外，上述的現(xiàn)有技術(shù)方案中在電磁鐵線圈線路中設(shè)置了續(xù)流電路,在大電流規(guī)格的接觸器上，由于線圈電感量大，續(xù)流電路的存在使接觸器在釋放過(guò)程中線圈電流變化過(guò)于緩慢，使得釋放的過(guò)程變長(zhǎng)，嚴(yán)重影響接觸器釋放性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明旨在提出一種交流接觸器的控制器及控制方法。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，提出一種交流接觸器的控制器，包括:
[0008]濾波整流電路，連接到外部交流電，對(duì)外部交流電進(jìn)行濾波整流；
[0009]電磁鐵組件，由濾波整流電路的輸出驅(qū)動(dòng)，執(zhí)行吸合、保持或釋放的動(dòng)作；
[0010]功率管電路，連接到電磁鐵組件；
[0011]微控制器，連接到功率管電路，微控制器向功率管電路輸出控制信號(hào)，功率管電路根據(jù)控制信號(hào)導(dǎo)通或關(guān)斷，以控制電磁鐵組件執(zhí)行吸合、保持或釋放的動(dòng)作；
[0012]該控制器還包括:
[0013]電壓控制環(huán)，電壓控制環(huán)向微控制器提供電壓反饋信號(hào)，微控制器依據(jù)電壓反饋信號(hào)產(chǎn)生所述控制信號(hào)并將控制信號(hào)輸出給功率管電路，其中在電磁鐵組件的吸合和保持的過(guò)程中，控制信號(hào)是具有不同占空比的PWM控制信號(hào)，該具有不同占空比的PWM控制信號(hào)使得在電磁鐵組件在吸合和保持的過(guò)程中電流不超過(guò)預(yù)定的電流閾值；
[0014]電流控制環(huán)，電流控制環(huán)向微控制器提供電流反饋信號(hào)，在電流控制環(huán)檢測(cè)到超過(guò)電流閾值的過(guò)流電流時(shí)，微控制器關(guān)斷功率管電路。
[0015]在一個(gè)實(shí)施例中，該控制器還包括切換電路，切換電路根據(jù)不同的階段調(diào)節(jié)電流閾值:
[0016]在電磁鐵組件的吸合階段，切換電路設(shè)置第一電流閾值；
[0017]在電磁鐵組件的保持階段，切換電路設(shè)置第二電流閾值；
[0018]第一電流閾值大于第二電流閾值。
[0019]在一個(gè)實(shí)施例中，該控制器還包括PLC控制模塊，PLC模塊在使能時(shí)向微控制器輸出PLC控制信號(hào)，微控制器依據(jù)PLC控制信號(hào)控制功率管電路，以控制電磁鐵組件執(zhí)行吸合、保持或釋放的動(dòng)作。
[0020]在一個(gè)實(shí)施例中，電磁鐵組件包括電磁鐵線圈、續(xù)流電路和去磁電路；
[0021]續(xù)流電路連接到電磁鐵線圈，在電磁鐵線圈的吸合階段和保持階段，續(xù)流電路工作，維持電磁鐵線圈中的電流；
[0022]去磁電路連接到電磁鐵線圈，在電磁鐵線圈的釋放階段,去磁電路工作,去磁電路利用電磁鐵線圈兩端電流不能突變的特性，抬高電磁鐵線圈兩端的電壓，使得電磁鐵線圈能量快速耗散。
[0023]在一個(gè)實(shí)施例中，該交流接觸器的控制器包括:
[0024]濾波模塊，外部交流電流連接到濾波模塊的輸入端；
[0025]整流模塊，整流模塊的輸入端連接到濾波模塊的輸出端；
[0026]電磁鐵線圈、續(xù)流電路、去磁電路，電磁鐵線圈的第一端連接到整流模塊的輸出端，電磁鐵線圈的第二端連接到續(xù)流電路和去磁電路的輸入端，續(xù)流電路和去磁電路的輸出端連接到電磁鐵線圈的第一端；
[0027]功率M0S管和M0S管驅(qū)動(dòng)裝置，功率M0S管的源極連接到電磁鐵線圈的第二端，M0S管驅(qū)動(dòng)裝置的輸出端連接到功率M0S管的柵極；
[0028]切換電路，切換電路的輸入端連接到功率M0S管的漏極，切換電路的輸出端連接到整流模塊；
[0029]電壓檢測(cè)裝置，電壓檢測(cè)裝置的輸入端連接到整流模塊的輸出端，電壓檢測(cè)裝置的輸出端輸出電壓反饋信號(hào)；
[0030]電流檢測(cè)裝置，電流檢測(cè)裝置的輸入端連接到功率M0S管的漏極，電流檢測(cè)裝置的輸出端輸出電流反饋信號(hào)；
[0031]PLC控制模塊，PLC控制模塊的輸入端接收邏輯控制信號(hào)，PLC控制模塊的輸出端輸出PLC控制信號(hào)；
[0032]微控制器，微控制器接收來(lái)自電壓檢測(cè)裝置的電壓反饋信號(hào)、來(lái)自電流檢測(cè)裝置的電流反饋信號(hào)和來(lái)自PLC控制模塊的PLC控制信號(hào)，微控制器向去磁電路、M0S管驅(qū)動(dòng)電路和切換電路輸出控制信號(hào)；
[0033]電源模塊，電源模塊的輸入端連接到整流模塊的輸出端，電源模塊為去磁電路、M0S管驅(qū)動(dòng)裝置、電流檢測(cè)裝置、電壓檢測(cè)裝置、微控制器和PLC控制模塊提供直流電源。
[0034]在一個(gè)實(shí)施例中，濾波模塊的輸入端具有兩個(gè)輸入端子，外部交流電通過(guò)該兩個(gè)輸入端子輸入到濾波模塊。
[0035]在一個(gè)實(shí)施例中，電源模塊輸出具有不同電壓的直流電源，其中，
[0036]電源模塊為去磁電路提供的直流電源為15V ；
[0037]電源模塊為M0S管驅(qū)動(dòng)裝置提供的直流電源為12V ；
[0038]電源模塊為電流檢測(cè)裝置、電壓檢測(cè)裝置、微控制器和PLC控制模塊提供的直流電源為5V。
[0039]在一個(gè)實(shí)施例中，PLC控制模塊包括一個(gè)與門(mén)，與門(mén)的一個(gè)輸入端為使能端，與門(mén)的另一個(gè)輸入端為控制端，控制端通過(guò)隔離電路接收外部的控制信號(hào)；
[0040]在使能端使能時(shí)，控制端接收的控制信號(hào)通過(guò)隔離電路輸入到與門(mén)中，使能端的信號(hào)和控制端的信號(hào)經(jīng)過(guò)與門(mén)運(yùn)算后由與門(mén)的輸出端輸出，與門(mén)的輸出端作為PLC控制模塊的輸出端輸出PLC控制信號(hào)。
[0041]在一個(gè)實(shí)施例中，微控制器的第一輸入管腳連接到電壓檢測(cè)裝置的輸出端，第一輸入管腳接收電壓反饋信號(hào)；微控制器的第二輸入管腳連接到電流檢測(cè)裝置的輸出端，第二輸入管腳接收電流反饋信號(hào)；微控制器的第三輸入管腳連接到PLC控制模塊的輸出端，第三輸入管腳接收PLC控制信號(hào)；微控制器的第一輸出管腳連接到去磁電路的控制端，第一輸出管腳輸出去磁控制信號(hào)；微控制器的第二輸出管腳連接到M0S管驅(qū)動(dòng)裝置的控制端，第二輸出管腳輸出M0S管驅(qū)動(dòng)信號(hào)；微控制器的第三輸出管腳連接到切換電路的控制端，第三輸出管腳輸出切換控制信號(hào)。
[0042]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，提出一種交流接觸器的控制方法，包括
[0043]對(duì)外部交流電進(jìn)行濾波整流，經(jīng)濾波整流后的輸出驅(qū)動(dòng)電磁鐵組件；
[0044]由微控制器控制功率管電路的導(dǎo)通或關(guān)斷，通過(guò)功率管電路的導(dǎo)通或關(guān)斷使得電磁鐵組件執(zhí)行吸合、保持或釋放的動(dòng)作；
[0045]采樣電壓反饋信號(hào)，微控制器依據(jù)電壓反饋信號(hào)產(chǎn)生控制信號(hào)來(lái)控制功率管電路，使得電磁鐵組件執(zhí)行吸合、保持或釋放的動(dòng)作，其中在電磁鐵組件的吸合和保持的過(guò)程中，所述控