用于控制接觸器裝置的方法和控制單元的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]這里所公開的技術(shù)大體涉及電網(wǎng)絡(luò)中使用的接觸器的領(lǐng)域，并且特別地涉及接觸器的操作由電子器件控制的接觸器。
【背景技術(shù)】
[0002]在電網(wǎng)絡(luò)內(nèi)接觸器經(jīng)常被用于切換大電流。這些接觸器被設(shè)計(jì)用于切換各種應(yīng)用中在正常條件期間發(fā)生的負(fù)載電流。接觸器被設(shè)計(jì)成以便能夠使電流接通、傳導(dǎo)和斷開。
[0003]電磁操作的接觸器典型地包括在兩個(gè)端部位置之間移動(dòng)的彈簧偏置的電樞。電樞是電磁電路的一部分。在第一端部位置電樞是打開的并且于是電流路徑是打開的，并且在第二端部位置，電樞被閉合并且于是接觸器被閉合，由此提供電路徑。正常情況下接觸器是單穩(wěn)態(tài)裝置并且休息的位置是打開位置，但相反的位置有時(shí)使用。在第一端部位置因此沒(méi)有電路徑并且電路是打開的，在第二位置電路徑被閉合并且于是電路被閉合。電樞的移動(dòng)通過(guò)給電磁電路的線圈通電來(lái)實(shí)現(xiàn)，線圈典型地圍繞電樞的部分或者圍繞電磁電路的固定部分卷繞。
[0004]這樣的接觸器的操作使施加電流至線圈成為必需，由此在電磁體中產(chǎn)生磁通。磁通吸引電樞，這迫使接觸器的接觸閉合。接觸器在閉合(也經(jīng)常稱作“接通”或“使接通”)期間需要高的線圈電流，因?yàn)殡姶朋w的兩個(gè)磁體部件之間的氣隙大并且需要克服電樞中彈簧的彈簧力。當(dāng)保持接觸器閉合、表示為“保持狀態(tài)”時(shí)，氣隙小并且低的線圈電流是足夠的。
[0005]為了確?？煽康慕佑|接通，在切換至具有低電流的保持狀態(tài)之前，高電流被施加至線圈持續(xù)包括安全余量的固定時(shí)間段。閉合期間的高電流的施加創(chuàng)建了線圈中的損失和增加的溫度，并且在接觸器已閉合之后的具有高電流的時(shí)段導(dǎo)致浪費(fèi)的能量。浪費(fèi)的能量對(duì)應(yīng)于不必要的附加的供給功率，伴隨著勢(shì)必造成增加的成本。操作能量經(jīng)常由具有有限容量的源供給并且因此期望使所使用的能量最小化。浪費(fèi)的能量還增加了線圈以及其他電子器件中的溫度，這可能會(huì)不利地影響它們的功能并降低它們的操作時(shí)間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本教導(dǎo)的目的是解決或至少部分減輕以上提到的問(wèn)題中的一個(gè)或多個(gè)。
[0007]目的根據(jù)第一方面通過(guò)一種在用于使接觸器裝置閉合的控制單元中執(zhí)行的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。接觸器裝置可在電流被允許在電流路徑中流動(dòng)的閉合位置與電流路徑被斷開的打開位置之間移動(dòng)?？刂茊卧慌渲贸墒沟媚軌?qū)崿F(xiàn)通過(guò)給電磁電路的線圈通電而在閉合位置與打開位置之間的移動(dòng)。方法包括:跨線圈施加電壓;在第一時(shí)間段期間確定經(jīng)過(guò)線圈的電流和跨線圈的電壓，并且基于其估計(jì)出針對(duì)預(yù)測(cè)如果接觸器裝置要停留在打開位置時(shí)的經(jīng)過(guò)線圈的電流的行為的模型的模型參數(shù);和在第一時(shí)間段結(jié)束之后測(cè)量經(jīng)過(guò)線圈的電流并且確定在一方面測(cè)量出的電流與另一方面模型的預(yù)測(cè)電流之間的差異，并且重復(fù)測(cè)量和確定直到通過(guò)在電流上的差異檢測(cè)到從打開位置到閉合位置的狀態(tài)改變。
[0008]用于使接觸器裝置閉合的方法使得能夠?qū)崿F(xiàn)減低的吸合能量的使用，并且因此提供了較低的能量消耗。這可以通過(guò)減少功率供給的需要、例如通過(guò)對(duì)電容器組或其尺寸的減輕了的要求而降低了成本。減少的能量浪費(fèi)還使得能夠?qū)崿F(xiàn)在線圈和其他電子器件上的降低的溫度，延長(zhǎng)了操作時(shí)間以及運(yùn)轉(zhuǎn)。這進(jìn)而也允許接觸器裝置以較高操作頻率、即較高間歇或占空比來(lái)運(yùn)行。
[0009]目的根據(jù)第二方面通過(guò)一種用于使接觸器裝置閉合的控制單元來(lái)實(shí)現(xiàn)。接觸器裝置可在電流被允許在電流路徑中移動(dòng)的閉合位置與電流路徑被斷開的打開位置之間移動(dòng)?？刂茊卧慌渲贸墒沟媚軌?qū)崿F(xiàn)通過(guò)給電磁電路的線圈通電而在閉合位置與打開位置之間的移動(dòng)?？刂茊卧慌渲贸?跨線圈施加電壓;在第一時(shí)間段期間確定經(jīng)過(guò)線圈的電流和跨線圈的電壓，并且基于其估計(jì)出針對(duì)預(yù)測(cè)如果接觸器裝置要停留在打開位置時(shí)的經(jīng)過(guò)線圈的電流的行為的模型的模型參數(shù);和在第一時(shí)間段結(jié)束之后測(cè)量經(jīng)過(guò)線圈的電流并且確定在一方面測(cè)量出的電流與另一方面模型的預(yù)測(cè)電流之間的差異，并且重復(fù)測(cè)量和確定直到通過(guò)在電流上的差異檢測(cè)到從打開位置到閉合位置的狀態(tài)改變。
[0010]本教導(dǎo)的進(jìn)一步特征和優(yōu)點(diǎn)將在閱讀以下描述和附圖時(shí)變得清楚。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1圖示出電磁操作的接觸器裝置。
[0012]圖2圖示出閉合過(guò)程期間線圈電流和承載件移動(dòng)的圖形。
[0013]圖3圖示出作為承載件移動(dòng)的函數(shù)的線圈的電感的圖形。
[0014]圖4圖示出對(duì)于本教導(dǎo)的一方面的在閉合過(guò)程期間線圈電流和承載件移動(dòng)的圖形。
[0015]圖5圖示出呈流程圖形式的本教導(dǎo)的一方面。
[0016]圖6圖示出接觸器裝置的參數(shù)化模型、測(cè)量和位置的呈圖形形式的本教導(dǎo)的一方面。
[0017]圖7圖示出本教導(dǎo)的一方面、特別是測(cè)量與模型之間的差異。
[0018]圖8圖示出圖1的接觸器裝置的電路圖。
[0019]圖9圖示出在依照本教導(dǎo)的用于控制接觸器裝置的方法的步驟上的流程圖。
[0020]圖10圖示出依照本教導(dǎo)的適于控制接觸器裝置的控制單元。
【具體實(shí)施方式】
[0021]在以下描述中，為了說(shuō)明但非限制的目的，闡述了諸如特定體系結(jié)構(gòu)、接口、技術(shù)等等的具體細(xì)節(jié)以便提供徹底的理解。在其他實(shí)例中，公知的裝置、電路、組成部件和方法的詳細(xì)描述被省略以便不會(huì)用不必要的細(xì)節(jié)使描述模糊不清。相同的附圖標(biāo)記貫穿描述是指相同或相似的元件。
[0022]圖1圖示出本教導(dǎo)可以應(yīng)用于其上的電磁操作的接觸器裝置I。示例性接觸器裝置I包括被布置成使電路徑3接通或斷開例如以控制電路中的電路徑的接觸部分2。接觸部分2包括移動(dòng)接觸元件4a，和在下文中表示為固定接觸元件4b、4c的第一與第二固定接觸元件4b、4c。當(dāng)固定接觸元件4b、4c與移動(dòng)接觸元件4a機(jī)械接觸時(shí)，有閉合的電路徑3，否則電路徑被斷開(打開)。
[0023]接觸器裝置I進(jìn)一步包括電磁體10。電磁體10包括移動(dòng)磁體部分5a、固定磁體部分5b和線圈6。在下文中，移動(dòng)磁體部分5a和固定磁體部分5b的組合也表示為磁體5a、5b。磁體5a、5b可相對(duì)于彼此移動(dòng)并且固定磁體部分5b可以例如被螺栓固定至墻壁或類似物?？梢允荱形的磁體5a、5b例如并且如本領(lǐng)域公認(rèn)地被布置成使得移動(dòng)U形磁體部分5a的兩個(gè)腿部分具有與固定U形磁體部分5b的相應(yīng)的兩個(gè)腿部分基本上相同的軸向延伸。U形磁體5a、5b的腿部分因此具有相對(duì)的端表面，在其之間創(chuàng)建有氣隙U。需要注意的是，電磁體10可以可替代地以任何其他傳統(tǒng)方式來(lái)設(shè)計(jì)。因此在移動(dòng)磁體部分5a與固定磁體部分5b之間有氣隙11，其尺寸取決于接觸器裝置I的狀態(tài)。
[0024]線圈6可以圍繞磁體5a、5b的一個(gè)或多個(gè)部分卷繞。線圈6被連接至電壓源9并且當(dāng)給線圈6通電時(shí)在磁體5a、5b中產(chǎn)生磁場(chǎng)。
[0025]電磁體10被機(jī)械地連接至接觸承載件8，在下文中表示為承載件8。特別地，電磁體10的移動(dòng)磁體部分5a被機(jī)械地連接至承載件8。承載件8也被機(jī)械地連接至移動(dòng)接觸元件4a。彈簧元件15(也表示為接觸彈簧)可以于是被布置在承載件8中，以便例如通過(guò)被布置在承載件8與移動(dòng)接觸元件4a之間而使移動(dòng)接觸元件4a偏置。
[0026]承載件8被布置成使接觸部分2的移動(dòng)接觸元件4a與接觸部分2的固定接觸元件4b、4c分離，由此使電路徑3斷開。承載件8還被布置成使移動(dòng)接觸元件4a與固定接觸元件4b、4c之間的接觸閉合，由此使電路徑3閉合并允許電流流動(dòng)。承載件8被布置成通過(guò)可在兩個(gè)端部位置之間移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)。移動(dòng)進(jìn)而借助于電磁體1來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0027]當(dāng)線圈6未通電時(shí)、即當(dāng)線圈6沒(méi)有電流時(shí)，彈簧元件7a、7b(也表示為分離彈簧)被布置成將移動(dòng)磁體部分5a推壓遠(yuǎn)離固定磁體部分5b由此增加氣隙11，并且使接觸器裝置I處于其打開位置、即移動(dòng)