專利名稱：基于低電壓電容的交流接觸器控制器及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于低電壓電容的抗電壓跌落寬電壓交流接觸器控制器及
其控制方法，屬于接觸器領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前文獻(xiàn)中對(duì)抗電壓跌落的接觸器已有論述，但是，接觸器控制實(shí)現(xiàn)寬電壓控制， 不能實(shí)現(xiàn)低電壓保持與低電壓電容抗電壓跌落，如果進(jìn)行低電壓保持與低電壓電容抗電壓跌落，就無(wú)法實(shí)現(xiàn)寬電壓控制，比如劉向軍等申報(bào)的發(fā)明專利“交直流通用抗電壓跌落的接觸器控制器”(專利號(hào)CN 201584367. U)，該專利是正常啟動(dòng)與保持運(yùn)行時(shí)，單片機(jī)通過(guò)強(qiáng)電流激磁開關(guān)管及續(xù)流與分?jǐn)嚅_關(guān)管對(duì)接觸器線圈進(jìn)行PWM控制實(shí)現(xiàn)寬電壓控制，經(jīng)電壓采樣電路檢測(cè)到電源電壓發(fā)生跌落后，單片機(jī)控制強(qiáng)電流激磁開關(guān)管及續(xù)流與分?jǐn)嚅_關(guān)管進(jìn)行PWM控制，濾波電容為線圈提供能量，該濾波電容的電壓等級(jí)較高，這樣成本較高，但是卻無(wú)法實(shí)現(xiàn)低電壓保持與低電壓電容抗電壓跌落，我們?cè)陂L(zhǎng)期大量進(jìn)行智能交流接觸器研究中，發(fā)現(xiàn)可同時(shí)具有寬電壓控制、低電壓保持與低電壓電容抗電壓跌落功能的重要性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于低電壓電容的抗電壓跌落寬電壓交流接觸器控制器及其控制方法，正常啟動(dòng)時(shí)單片機(jī)系統(tǒng)通過(guò)強(qiáng)電流激磁開關(guān)管與二極管、低壓保持開關(guān)續(xù)流進(jìn)行PWM控制，正常保持運(yùn)行時(shí)，開關(guān)電源中低壓保持電源供電，在單片機(jī)控制系統(tǒng)經(jīng)電壓采樣電路檢測(cè)到電源電壓發(fā)生跌落后，單片機(jī)控制系統(tǒng)控制低壓保持開關(guān)管保持導(dǎo)通，低壓保持開關(guān)管通過(guò)低電壓電容放電提供在電壓跌落期間維持接觸器線圈保持運(yùn)行所需的能量，保證接觸器在電壓跌落期間不釋放，能夠保證交流接觸器準(zhǔn)確、方便地實(shí)現(xiàn)電壓跌落期間接觸器持續(xù)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)寬電壓工作，具有控制方便，成本低，節(jié)能，應(yīng)用性強(qiáng)等特點(diǎn)。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，它包括整流橋、濾波電容、強(qiáng)電流激磁開關(guān)管、低壓保持開關(guān)管、電壓采樣電路、開關(guān)電源、低壓保持電源、單片機(jī)系統(tǒng)、低電壓電容、二極管、接觸器線圈以及外部控制開關(guān)，其特征在于電源的一端接外部控制開關(guān)的一端與電壓采樣電路中的電壓跌落采樣信號(hào)輸入端，外部控制開關(guān)的另一端接整流橋的交流側(cè)一端與電壓采樣電路中的正常通斷控制采樣信號(hào)輸入端，電源的另一端接整流橋的交流側(cè)另一端與電壓采樣電路中的信號(hào)公共端，整流橋的正端分別接強(qiáng)電流激磁開關(guān)管的集電極、開關(guān)電源的一個(gè)輸入端與濾波電容的正極，強(qiáng)電流激磁開關(guān)管的發(fā)射極或源極分別與接觸器線圈的一端、低壓保持開關(guān)管的發(fā)射極或源極相接，整流橋的負(fù)端分別和開關(guān)電源的另一輸入端、 濾波電容的負(fù)極、接觸器線圈的另一端、開關(guān)電源中的低壓保持電源的負(fù)端、低電壓電容的負(fù)極、二極管正極相接，低壓保持電源的正端與低電壓電容的正極、二極管負(fù)極、低壓保持開關(guān)管的集電極相接，電壓采樣電路的輸出端接到單片機(jī)系統(tǒng)的第一輸入端，電壓采樣電路的電壓跌落采樣信號(hào)的輸出端接到單片機(jī)系統(tǒng)的第二輸入端，開關(guān)電源的二個(gè)輸出端分別與單片機(jī)系統(tǒng)電源端、電壓采樣電路的電源端相接，單片機(jī)系統(tǒng)的二個(gè)輸出口分別與強(qiáng)電流激磁開關(guān)管的控制極、低壓保持開關(guān)管的控制極相接，低壓保持電源是開關(guān)電源中的一個(gè)電源。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，正常啟動(dòng)時(shí)單片機(jī)系統(tǒng)通過(guò)強(qiáng)電流激磁開關(guān)管與二極管、低壓保持開關(guān)續(xù)流進(jìn)行PWM控制，正常保持運(yùn)行時(shí)，開關(guān)電源中低壓保持電源供電，在單片機(jī)控制系統(tǒng)經(jīng)電壓采樣電路檢測(cè)到電源電壓發(fā)生跌落后，單片機(jī)控制系統(tǒng)控制低壓保持開關(guān)管保持導(dǎo)通，低壓保持開關(guān)管通過(guò)低電壓電容放電提供在電壓跌落期間維持接觸器線圈保持運(yùn)行所需的能量，保證接觸器在電壓跌落期間不釋放，能夠保證交流接觸器準(zhǔn)確、 方便地實(shí)現(xiàn)電壓跌落期間接觸器持續(xù)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)寬電壓工作，具有控制方便，成本低，節(jié)能， 應(yīng)用性強(qiáng)等特點(diǎn)。本發(fā)明的控制方法是當(dāng)外部控制開關(guān)閉合，單片機(jī)系統(tǒng)經(jīng)電壓采樣電路檢測(cè)到正常通斷控制采樣信號(hào)表明接觸器施加激磁電源電壓后，先判斷是直流電源或是交流電源，然后根據(jù)電源電壓的大小，單片機(jī)系統(tǒng)以不同的頻率與占空比控制強(qiáng)電流激磁開關(guān)管工作，控制低壓保持開關(guān)管導(dǎo)通，在強(qiáng)電流激磁開關(guān)管關(guān)斷時(shí)間，接觸器線圈電流通過(guò)低壓保持開關(guān)管與二極管續(xù)流，實(shí)現(xiàn)寬電源電壓下的優(yōu)化強(qiáng)激磁啟動(dòng)過(guò)程，在接觸器啟動(dòng)完成后，由于所需保持能量很小，由單片機(jī)系統(tǒng)控制低壓保持開關(guān)管仍然處于導(dǎo)通狀態(tài)，開關(guān)電源中低壓保持電源通過(guò)低壓保持開關(guān)管使接觸器線圈處于小功率狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行，當(dāng)外部控制開關(guān)打開，單片機(jī)經(jīng)電壓采樣電路檢測(cè)到正常通斷控制采樣信號(hào)為低電平表明接觸器應(yīng)該正常分?jǐn)嗪?，立即通過(guò)低壓保持開關(guān)管，實(shí)現(xiàn)了快速分?jǐn)?，如果發(fā)生電壓跌落，單片機(jī)經(jīng)電壓采樣電路檢測(cè)到電壓跌落采樣信號(hào)輸入端與正常通斷控制采樣信號(hào)輸入端信號(hào)均呈低電平，表明接觸器電源發(fā)生電壓跌落，單片機(jī)控制低壓保持開關(guān)管保持導(dǎo)通，低電壓電容通過(guò)低壓保持開關(guān)管放電，提供接觸器線圈維持接通狀態(tài)所需的能量，保證接觸器在電壓跌落期間不釋放，能夠保證交流接觸器準(zhǔn)確、方便地實(shí)現(xiàn)電壓跌落期間接觸器持續(xù)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)寬電壓工作，具有控制方便，成本低，節(jié)能，應(yīng)用性強(qiáng)等特點(diǎn)。


圖I為本發(fā)明的電路示意框圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施一的電路示意框圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。如圖I所示，一種基于低電壓電容的抗電壓跌落寬電壓交流接觸器控制器，包括整流橋B，濾波電容H，強(qiáng)電流激磁開關(guān)管M，低壓保持開關(guān)管F，電壓采樣電路G，開關(guān)電源 J，低壓保持電源D，單片機(jī)系統(tǒng)I，低電壓電容C，二極管N，接觸器線圈E，外部控制開關(guān)K ；
其特征在于電源A的一端接外部控制開關(guān)K的一端與電壓采樣電路G中的電壓跌落采樣信號(hào)輸入端3，外部控制開關(guān)K的另一端接整流橋B的交流側(cè)一端與電壓采樣電路G中的正常通斷控制采樣信號(hào)輸入端1，電源A的另一端接整流橋B的交流側(cè)另一端與電壓采樣電路G中的信號(hào)公共端2， 整流橋B的正端分別接強(qiáng)電流激磁開關(guān)管M的集電極、開關(guān)電源J的一個(gè)輸入端與濾波電容H的正極，強(qiáng)電流激磁開關(guān)管M的發(fā)射極或源極分別與接觸器線圈E的一端、低壓保持開關(guān)管F的發(fā)射極或源極相接，整流橋B的負(fù)端分別和開關(guān)電源J 的另一輸入端、濾波電容H的負(fù)極、接觸器線圈E的另一端、開關(guān)電源J中的低壓保持電源 D的負(fù)端、低電壓電容C的負(fù)極、二極管N正極相接，低壓保持電源D的正端與低電壓電容C 的正極、二極管N負(fù)極、低壓保持開關(guān)管F的集電極相接，電壓采樣電路G的輸出端4接到單片機(jī)系統(tǒng)I的輸入端a，電壓采樣電路G的電壓跌落采樣信號(hào)的輸出端5接到單片機(jī)系統(tǒng) I的輸入端b,開關(guān)電源J的二個(gè)輸出端分別與單片機(jī)系統(tǒng)I電源端、電壓米樣電路G的電源端相接，單片機(jī)系統(tǒng)I的二個(gè)輸出口分別與強(qiáng)電流激磁開關(guān)管M的控制極、低壓保持開關(guān)管F的控制極相接，低壓保持電源D是開關(guān)電源J中的一個(gè)電源。 值得一提的是，本發(fā)明所述的強(qiáng)電流激磁開關(guān)管M是IGBT絕緣柵雙極晶體管或晶體三極管或MOSFET場(chǎng)效應(yīng)管。所述的低壓保持開關(guān)管F是IGBT絕緣柵雙極晶體管或晶體三極管或MOSFET場(chǎng)效應(yīng)管。當(dāng)外部控制開關(guān)閉合，單片機(jī)系統(tǒng)經(jīng)電壓采樣電路檢測(cè)到正常通斷控制采樣信號(hào)表明接觸器施加激磁電源電壓后，先判斷是直流電源或是交流電源，然后根據(jù)電源電壓的大小，單片機(jī)系統(tǒng)以不同的頻率與占空比控制強(qiáng)電流激磁開關(guān)管工作，控制低壓保持開關(guān)管導(dǎo)通，在強(qiáng)電流激磁開關(guān)管關(guān)斷時(shí)間，接觸器線圈電流通過(guò)低壓保持開關(guān)管與二極管續(xù)流，實(shí)現(xiàn)寬電源電壓下的優(yōu)化強(qiáng)激磁啟動(dòng)過(guò)程，在接觸器啟動(dòng)完成后，由于所需保持能量很小，由單片機(jī)系統(tǒng)控制低壓保持開關(guān)管仍然處于導(dǎo)通狀態(tài)，開關(guān)電源中低壓保持電源通過(guò) 低壓保持開關(guān)管使接觸器線圈處于小功率狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行，當(dāng)外部控制開關(guān)打開，單片機(jī)經(jīng)電壓采樣電路檢測(cè)到正常通斷控制采樣信號(hào)為低電平表明接觸器應(yīng)該正常分?jǐn)嗪?，立即通過(guò)低壓保持開關(guān)管，實(shí)現(xiàn)了快速分?jǐn)?，如果發(fā)生電壓跌落，單片機(jī)經(jīng)電壓采樣電路檢測(cè)到電壓跌落采樣信號(hào)輸入端與正常通斷控制采樣信號(hào)輸入端信號(hào)均呈低電平，表明接觸器電源發(fā)生電壓跌落，單片機(jī)控制低壓保持開關(guān)管保持導(dǎo)通，低電壓電容通過(guò)低壓保持開關(guān)管放電，提供接觸器線圈維持接通狀態(tài)所需的能量，保證接觸器在電壓跌落期間不釋放。如圖2所示，一種基于低電壓電容的抗電壓跌落寬電壓交流接觸器控制器，包括整流橋B，濾波電容H，強(qiáng)電流激磁開關(guān)管M，低壓保持開關(guān)管F，電壓采樣電路G，開關(guān)電源 J，低壓保持電源D，單片機(jī)系統(tǒng)I，低電壓電容C，二極管N，接觸器線圈E，其特征在于所述的外部控制開關(guān)K改為手動(dòng)按鈕K，電源A的一端分別接手動(dòng)按鈕K常開觸頭的一端、自鎖接觸器常開觸頭El的一端，手動(dòng)按鈕K常開觸頭的另一端與自鎖接觸器常開觸頭El的另一端、電壓米樣電路G中的電壓跌落米樣信號(hào)輸入端3與手動(dòng)按鈕K常閉觸頭的一端相接， 手動(dòng)的按鈕K常閉觸頭的另一端接電壓采樣電路G中的正常通斷控制采樣信號(hào)輸入端I與整流橋B的交流側(cè)一端，電源A的另一端接整流橋B的交流側(cè)另一端與電壓采樣電路G中的信號(hào)公共端2，其他部分結(jié)構(gòu)與本發(fā)明相同。當(dāng)手動(dòng)按鈕K常開觸頭閉合，單片機(jī)系統(tǒng)經(jīng)電壓采樣電路檢測(cè)到正常通斷控制采樣信號(hào)表明接觸器施加激磁電源電壓后，先判斷是直流電源或是交流電源，然后根據(jù)電源電壓的大小，單片機(jī)系統(tǒng)以不同的頻率與占空比控制強(qiáng)電流激磁開關(guān)管工作，控制低壓保持開關(guān)管導(dǎo)通，在強(qiáng)電流激磁開關(guān)管關(guān)斷時(shí)間，接觸器線圈電流通過(guò)低壓保持開關(guān)管與二極管續(xù)流，實(shí)現(xiàn)寬電源電壓下的優(yōu)化強(qiáng)激磁啟動(dòng)過(guò)程，在接觸器啟動(dòng)完成后，由于所需保持能量很小，由單片機(jī)系統(tǒng)控制低壓保持開關(guān)管仍然處于導(dǎo)通狀態(tài)，開關(guān)電源中低壓保持電源通過(guò)低壓保持開關(guān)管使接觸器線圈處于小功率狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行，當(dāng)手動(dòng)按鈕K常閉觸頭打開，單片機(jī)經(jīng)電壓采樣電路檢測(cè)到正常通斷控制采樣信號(hào)為低電平表明接觸器應(yīng)該正常分?jǐn)嗪?，立即通過(guò)低壓保持開關(guān)管，實(shí)現(xiàn)了快速分?jǐn)?，如果發(fā)生電壓跌落，單片機(jī)經(jīng)電壓采樣電路檢測(cè)到電壓跌落采樣信號(hào)輸入端與正常通斷控制采樣信號(hào)輸入端信號(hào)均呈低電平，表明接觸器電源發(fā)生電壓跌落，單片機(jī)控制低壓保持開關(guān)管保持導(dǎo)通，低電壓電容通過(guò)低壓保持開關(guān)管放電，提供接觸器線圈維持接通狀態(tài)所需的能量，保證接觸器在電壓跌落期間不釋放。以上是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明技術(shù)方案所作的改變，所產(chǎn)生的功能作用未超出本發(fā)明技術(shù)方案的范圍時(shí)，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于低電壓電容的交流接觸器控制器，包括整流橋(B)、濾波電容(H)、強(qiáng)電流激磁開關(guān)管(M)、低壓保持開關(guān)管(F)、電壓采樣電路(G)、開關(guān)電源(J)、低壓保持電源(D)、 單片機(jī)系統(tǒng)(I)、低電壓電容(C)、二極管(N)、接觸器線圈(E)以及外部控制開關(guān)(K);其特征在于一電源(A)的一端接所述外部控制開關(guān)(K)的一端與所述電壓采樣電路 (G)中的電壓跌落采樣信號(hào)輸入端(3)，外部控制開關(guān)(K)的另一端接整流橋(B)的交流側(cè)一端與電壓采樣電路(G)中的正常通斷控制采樣信號(hào)輸入端(I )，電源(A)的另一端接整流橋(B)的交流側(cè)另一端與電壓采樣電路(G)中的信號(hào)公共端(2)，整流橋(B)的正端分別接強(qiáng)電流激磁開關(guān)管(M)的集電極、開關(guān)電源(J)的一個(gè)輸入端與濾波電容(H)的正極；強(qiáng)電流激磁開關(guān)管(M)的發(fā)射極與接觸器線圈(E)的一端、低壓保持開關(guān)管(F)的發(fā)射極相接； 整流橋(B)的負(fù)端分別和開關(guān)電源(J)的另一輸入端、濾波電容(H)的負(fù)極、接觸器線圈(E) 的另一端、開關(guān)電源(J)中的低壓保持電源(D)的負(fù)端、低電壓電容(C)的負(fù)極、二極管(N) 正極相接；低壓保持電源(D)的正端與低電壓電容(C)的正極、二極管(N)負(fù)極、低壓保持開關(guān)管(F)的集電極相接，電壓采樣電路(G)的輸出端(4)接到單片機(jī)系統(tǒng)(I)的第一輸入端，電壓采樣電路(G)的電壓跌落采樣信號(hào)的輸出端(5)接到單片機(jī)系統(tǒng)(I)的第二輸入端，開關(guān)電源(J)的二個(gè)輸出端分別與單片機(jī)系統(tǒng)(I)電源端、電壓采樣電路(G)的電源端相接，單片機(jī)系統(tǒng)(I)的二個(gè)輸出口分別與強(qiáng)電流激磁開關(guān)管(M)的控制極、低壓保持開關(guān)管(F)的控制極相接，低壓保持電源(D)是開關(guān)電源(J)中的一個(gè)電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于低電壓電容的交流接觸器控制器，其特征在于所述的強(qiáng)電流激磁開關(guān)管(M)是IGBT絕緣柵雙極晶體管或晶體三極管或MOSFET場(chǎng)效應(yīng)管。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于低電壓電容的交流接觸器控制器，其特征在于所述的低壓保持開關(guān)管(F)是IGBT絕緣柵雙極晶體管或晶體三極管或MOSFET場(chǎng)效應(yīng)管。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于低電壓電容的交流接觸器控制器，其特征在于所述的低電壓電容是超級(jí)電容或低電壓電解電容。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于低電壓電容的交流接觸器控制器，其特征在于所述的外部控制開關(guān)改為手動(dòng)按鈕，電源(A)的一端分別接手動(dòng)按鈕常開觸頭的一端、自鎖接觸器常開觸頭(El)的一端，手動(dòng)按鈕常開觸頭的另一端與自鎖接觸器常開觸頭(El)的另一端、 電壓采樣電路(G)中的電壓跌落采樣信號(hào)輸入端(3)與手動(dòng)按鈕常閉觸頭的一端相接，手動(dòng)的按鈕常閉觸頭的另一端接電壓采樣電路(G)中的正常通斷控制采樣信號(hào)輸入端(I)與整流橋(B)的交流側(cè)一端，電源(A)的另一端接整流橋(B)的交流側(cè)另一端與電壓采樣電路 (G)中的信號(hào)公共端(2)。
6.一種如權(quán)利要求I所述的基于低電壓電容的交流接觸器控制器的控制方法，其特征在于當(dāng)所述外部控制開關(guān)閉合，所述單片機(jī)系統(tǒng)經(jīng)電壓采樣電路檢測(cè)到正常通斷控制采樣信號(hào)表明接觸器施加激磁電源電壓后，先判斷是直流電源或是交流電源，然后根據(jù)電源電壓的大小，所述單片機(jī)系統(tǒng)以不同的頻率與占空比控制所述強(qiáng)電流激磁開關(guān)管工作，控制低壓保持開關(guān)管導(dǎo)通，在強(qiáng)電流激磁開關(guān)管關(guān)斷時(shí)間，所述接觸器線圈電流通過(guò)低壓保持開關(guān)管與二極管續(xù)流，實(shí)現(xiàn)寬電源電壓下的優(yōu)化強(qiáng)激磁啟動(dòng)過(guò)程；在接觸器啟動(dòng)完成后， 由于所需保持能量很小，由單片機(jī)系統(tǒng)控制低壓保持開關(guān)管仍然處于導(dǎo)通狀態(tài)，開關(guān)電源中低壓保持電源通過(guò)低壓保持開關(guān)管使接觸器線圈處于小功率狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行，當(dāng)外部控制開關(guān)打開，單片機(jī)經(jīng)電壓采樣電路檢測(cè)到正常通斷控制采樣信號(hào)為低電平表明接觸器應(yīng)該正常分?jǐn)嗪?，立即通過(guò)低壓保持 開關(guān)管，實(shí)現(xiàn)了快速分?jǐn)啵绻l(fā)生電壓跌落，單片機(jī)經(jīng)電壓采樣電路檢測(cè)到電壓跌落采樣信號(hào)輸入端與正常通斷控制采樣信號(hào)輸入端信號(hào)均呈低電平，表明接觸器電源發(fā)生電壓跌落，單片機(jī)控制低壓保持開關(guān)管保持導(dǎo)通，低電壓電容通過(guò)低壓保持開關(guān)管放電，提供接觸器線圈維持接通狀態(tài)所需的能量，保證接觸器在電壓跌落期間不釋放。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于低電壓電容的抗電壓跌落寬電壓交流接觸器控制器，其包括整流橋，濾波電容，強(qiáng)電流激磁開關(guān)管，低壓保持開關(guān)管，電壓采樣電路，開關(guān)電源，低壓保持電源，單片機(jī)控制系統(tǒng)，低電壓電容，二極管，正常啟動(dòng)時(shí)單片機(jī)系統(tǒng)通過(guò)強(qiáng)電流激磁開關(guān)管與二極管、低壓保持開關(guān)續(xù)流進(jìn)行PWM控制，在電源電壓發(fā)生跌落后，低壓保持開關(guān)管通過(guò)低電壓電容放電提供在電壓跌落期間維持接觸器線圈保持運(yùn)行所需的能量，能夠保證交流接觸器準(zhǔn)確、方便地實(shí)現(xiàn)電壓跌落期間接觸器持續(xù)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)寬電壓工作，具有控制方便，成本低，節(jié)能，應(yīng)用性強(qiáng)等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01H47/00GK102693872SQ201210208508
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月25日
發(fā)明者劉向軍, 張培銘, 繆希仁, 鮑光海 申請(qǐng)人:福州大學(xué)