[发明专利]一种交直流通用智能接触器

权利要求书

1.一种交直流通用智能接触器，其特征在于：包括电磁系统与触头系统；所述电磁系统包括第一交/直流电源、整流滤波模块、线圈电压检测模块、线圈电流检测模块、开关电源模块、第一开关管、第一功率驱动模块、第二开关管、第二功率驱动模块、微处理器、续流二极管、钳位电路、激磁线圈；所述触头系统包括第二交/直流电源、第三开关管、第三功率驱动模块、触头电流检测模块、触头电压检测模块、第一电感、第二电感、第四开关管、第四功率驱动模块、过电压抑制及能量吸收回路、主触头、二极管、电容、限流电阻、负载；

所述微处理器与所述第一功率驱动模块、第二功率驱动模块、第三功率驱动模块、第四功率驱动模块、开关电源模块、线圈电压检测模块、线圈电流检测模块、触头电流检测模块、触头电压检测模块电性相连；

所述开关电源模块与所述第一交/直流电源、第一功率驱动模块、第二功率驱动模块、第三功率驱动模块、第四功率驱动模块、微处理器相连；

所述第一交/直流电源连接至整流滤波模块、线圈电压检测模块；所述整流滤波模块经所述第一开关管分别连接至所述续流二极管、激磁线圈；所述续流二极管经所述第二开关管接地；所述第二开关管并接有所述钳位电路；所述激磁线圈与所述线圈电流检测模块电性相连；

所述第二交/直流电源经所述触头电流检测模块、所述主触头及所述负载形成主回路；所述主触头并接有所述触头电压检测模块及所述过电压抑制及能量吸收回路；所述第三开关管、第一电感、第二电感、二极管组成的支路并接至所述主触头；所述第二电感与二极管组成的支路并接有所述电容；所述电容经所述第四开关管、限流电阻并接至负载两端；

所述第一功率驱动模块、第二功率驱动模块、第三功率驱动模块、第四功率驱动模块分别电性连接至所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管，用以控制驱动所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管。

2.根据权利要求1所述的一种交直流通用智能接触器，其特征在于：当所述第二交/直流电源为直流时，所述交直流通用智能接触器的工作过程包括以下三个阶段：

吸合阶段：当所述线圈电压检测模块检测到电磁系统电压在吸合范围内，设定PWM工作频率和占空比以及激磁电流的基准值，微处理器通过所述线圈电流检测模块的反馈量，控制电磁系统闭环起动；当激磁电流达到预设的期望值，导通第三开关管，此时主触头尚未闭合，主回路电流从第三开关管、第一电感、第二电感、二极管流过，形成混合式开关；由于第三开关管在主触头闭合过程处于导通状态，因此闭合过程无电弧产生；当主触头完全闭合，因为触头接触电阻远远小于第三开关管所在支路的导通电阻，主回路电流自然换流到主触头，第三开关管关断，吸合过程结束；

吸持阶段：吸合阶段结束后，交直流通用智能接触器转入吸持控制程序：重新设定PWM占空比，实现电流闭环控制，维持激磁线圈电流的动态恒定，将激磁线圈电流维持在一个低值范围内；在转入吸持控制程序的同时，导通第四开关管，第二交/直流电源通过限流电阻将电容充电至触头系统电压值；

分断阶段：当线圈电压检测模块检测到电磁系统电压低于释放电压时，关断第二开关管和第四开关管，钳位电路工作，激磁线圈迅速退磁，动静铁芯带动动静触头快速分离，电弧产生，主触头电流开始下降；通过触头电流检测模块的反馈量，控制第三开关管在触头电流的期望值导通，第一电感及电容开始谐振，谐振电流流过主触头，与直流电流叠加制造人工电流过零点，电弧熄灭；若此时介质恢复强度大于恢复电压强度，则电弧熄灭不会重燃，而后第三开关管在设定时间点关断，过电压抑制及能量吸收回路工作，防止电子元件被击穿，同时吸收储存于线路中的能量；若此时介质恢复强度小于恢复电压强度，则电弧发生重燃；当电容电压达到反向峰值，谐振电流反向，此时二极管处于正向偏置导通状态，电容、第二电感、二极管构成谐振电流负半周期回路，避免谐振电流正向流过主触头导致主触头承担2倍以上的额定电流而加剧电弧燃烧和触头烧损；当谐振电流再次过零，若电弧还未熄灭，则谐振电流再次反向流过主触头，重新制造人工过零点；谐振过程具有周期性，直至电弧熄灭。

3.根据权利要求1所述的一种交直流通用智能接触器，其特征在于：当所述第二交/直流电源为交流时，所述交直流通用智能接触器的工作过程包括以下三个阶段：

吸合阶段：当线圈电压检测模块检测到电磁系统电压在吸合范围内，通过触头电压检测模块检测触头系统第二交/直流电源的电压零点，经过程序延时，激磁线圈得电，起动过程开始；微处理器通过线圈电流检测模块的反馈量，设定PWM工作频率和占空比以及激磁电流的基准值，从而控制电磁系统闭环起动；经过电磁机构的固有动作时间后，动、静触头在第二交/直流电源的电压零点区域吸合，实现零电压吸合过程控制；

吸持阶段：吸合阶段结束后，交直流通用智能接触器转入吸持控制程序；重新设定PWM占空比，实现电流闭环控制，维持激磁线圈电流的动态恒定，将激磁线圈电流维持在一个预设的低值范围内；

分断阶段：当线圈电压检测模块检测到电磁系统电压低于释放电压时，通过触头电流检测模块检测主触头电流的零点，经过程序延时，激磁线圈断电，钳位电路工作，激磁线圈迅速退磁，经过电磁机构的固有动作时间后，动静触头在设定的电流零点区域断开，实现零电流分断控制。