[发明专利]一种直流接触器节能模块及节能控制方法

说明书

本发明公开一种直流接触器节能模块及节能控制方法，节能模块包括电源单元、电压采集单元、单片机单元以及IGBT驱动单元，其中电压采集单元设于直接接触器所连接的主回路中，将采集的电压信号接至单片机单元的AD采集引脚，单片机单元输出PWM信号至IGBT驱动单元，IGBT驱动单元的输出端与直流接触器线圈所在回路相连；电源单元分别为电压采集单元、单片机单元以及IGBT驱动单元提供工作电源。本发明可以提高220V直流接触器的寿命，有效防止线圈发热，对电压波动可以自动调节占空比，有效降低电磁干扰对数字电路造成的影响，降低直流接触器功耗。

技术领域

本发明涉及一种低压电器节能技术，具体为一种直流接触器节能模块及节能控制方法。

背景技术

直流接触器作为应用广泛的电气开关之一，其生产和需求数量巨大。直流接触器的工作原理是：当接触器线圈通电后，线圈电流会产生磁场，产生的磁场使静铁芯产生电磁吸力吸引动铁芯，并带动直流接触器点动作，常闭触点断开，常开触点闭合，两者是联动的。当线圈断电时，电磁吸力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触点复原，常开触点断开，常闭触点闭合

在正常使用过程中，电磁铁线圈一直通电工作，产生电磁吸力，保证铁芯和衔铁吸合，带动动触头和静触头闭合，接通电路。在上述过程中，线圈本身存在电阻，持续消耗电能，这是直流接触器主要的使用成本之一，浪费了大量的能源和财产，因此，如何降低直流接触器的工作耗能，是研究直流接触器的关键点和重难点。

目前大多数的直流接触器都是采用双线圈开关的方式实现节能效果的，就是利用大电流吸合，小电流保持，通过加大电阻的方式减小电流，但是切换开关(弹片)容易损坏，当电压过大时，电流也会增大，节能效果不明显，线圈上分压也会增加，时间一长容易发热，影响接触器性能。

有的直流接触器节能方式采用了一些模拟器件，结构简单，但是对输入比较敏感，不适用于宽电压输入，虽然可以在大电流高电压下工作，但是抗干扰性能较弱，接触器吸合会在周围产生较大的电磁干扰，模拟信号由于它的多变性极容易受到干扰，其中包括来自信道的和电子器件的干扰，模拟器件难以保证高的精度。

发明内容

针对现有技术中直流接触器的节能方式影响接触器性能、模拟器件抗干扰性能弱等不足，本发明要解决的问题是提供一种可延长使用寿命、降低运行功耗的直流接触器节能模块及节能控制方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明一种直流接触器节能模块，包括电源单元、电压采集单元、单片机单元以及IGBT驱动单元，其中电压采集单元设于直接接触器所连接的主回路中，将采集的电压信号接至单片机单元的AD采集引脚，单片机单元输出PWM信号至IGBT驱动单元，IGBT驱动单元的输出端与直流接触器线圈所在回路相连；电源单元分别为电压采集单元、单片机单元以及IGBT驱动单元提供工作电源。

IGBT驱动单元包括三极管和IGBT，其中三极管的基极与单片机单元的PWM信号输出端相连，三极管的集电极连接到工作电源，发射极接地；三极管的集电极同时与IGBT的栅极连接，栅极和漏极之间并联电阻后接地；源极接至直流接触器线圈的负极。

本发明还具有快恢复二极管，反接于线圈正、负极之间。

压采集单元包括分压电阻、阻容吸收电路，以及运算放大器，直接接触器所连接的主回路电压经分压电阻进入阻容吸收电路，阻容吸收电路的输出端与运算放大器的正输入端相连，运算放大器的输出端经滤波电容输出到单片机的ADC采集引脚；运算放大器的输出端与负输出端短接。

直流接触器节能模块整体安装于PCB板上，该PCB板设于直流接触器的线圈下部，在直流接触器的线圈和直流接触器节能模块的PCB板之间加设铁板。

本发明一种直流接触器节能模块的控制方法，包括以下步骤：

开始初始化，启动看门狗电路；