[发明专利]一种大容量接触器的动态可靠控制策略

摘要

本发明涉及一种大容量接触器的动态可靠控制策略，以电流闭环为基础内环，在起动过程中采用斜率外环控制电流内环，降低动铁心的撞击速度，减少起动过程中的触头弹跳；在保持过程中，采用误分断监测外环，预测接触器的误分断故障，及时采取措施，防止误分断；在分断过程中，控制动铁心的分断速度，既保证接触器的快速分断，降低分断电弧对触头的烧蚀，同时减少分断过程对接触器框架造成的冲击。

主权项

1.一种大容量接触器的动态可靠控制方法，其特征在于：交流输入经全桥整流模块、电容滤波模块后变成直流电压，直流电压经线圈驱动电路的斩波控制后施加在接触器线圈的两端；所述线圈驱动电路包括电力电子开关S1、电力电子开关S4、快速恢复二极管D2及快速恢复二极管D3；根据加在接触器线圈两端的电压极性定义三种电路状态：1)+1态：电力电子开关S1与电力电子开关S4同时导通，正向电压施加在接触器线圈两端，使接触器线圈的电流快速上升，电流流通路径为电力电子开关S1、接触器线圈、电力电子开关S4；2)‑1态：当电力电子开关S1与电力电子开关S4同时关断且接触器线圈的电流不为零，接触器线圈的电流通过快速恢复二极管D2及快速恢复二极管D3向电容滤波模块回馈能量，负的电容电压施加在接触器线圈的两端，迫使接触器线圈的电流快速下降，电流流通路径为快速恢复二极管D3、接触器线圈、快速恢复二极管D2；3)0态：仅有电力电子开关S4导通，接触器线圈的电流通过快速恢复二极管D3、电力电子开关S4续流，接触器线圈的两端承受负的快速恢复二极管D3及电力电子开关S4的压降，接触器线圈电流缓慢下降，电流流通路径为快速恢复二极管D3、接触器线圈、电力电子开关S4；接触器的动态可靠控制方法在时序上可以分为起动过程、保持过程及分断过程；在起动过程中，使电力电子开关S1与电力电子开关S4的驱动信号相同，接触器快速建立起动电流，之后控制电路状态在+1态及‑1态间快速切换，维持起动电流动态恒定；在保持过程中，当‑1态施加在接触器线圈两端，线圈电流快速下降至接触器可靠保持的线圈电流值时，使电力电子开关S4的驱动信号为高电平，电路状态在+1态及0态间快速切换；在分断过程中，使电力电子开关S1与电力电子开关S4的驱动信号相同，‑1态施加在接触器线圈的两端，接触器线圈向电容滤波模块回馈能量，接触器退磁，触头分断；所述线圈驱动电路中，电力电子开关S1的漏极与快速恢复二极管D2的负极连接作为线圈驱动电路的正输入端，所述快速恢复二极管D2的正极与电力电子开关S4的漏极连接作为线圈驱动电路的负输出端，所述电力电子开关S4的源极与快速恢复二极管D3的正极连接作为线圈驱动电路的负输入端，所述快速恢复二极管D3的负极与电力电子开关S1的源极作为线圈驱动电路的正输出端；所述电力电子开关S1的栅极作为线圈驱动电路的第一控制端，所述电力电子开关S4的栅极作为线圈驱动电路的第二控制端；所述起动过程、保持过程及分断过程中，电力电子开关S1与电力电子开关S4的驱动信号的控制由电流内环完成，所述电流内环采用电流传感器对接触器线圈的电流进行隔离检测，之后进行周期性采样，得到采样线圈电流icoil，再通过电流内环参考电流iref与滞环宽度iZ生成滞环电流上限iH与滞环电流下限iL：iH＝iref+iZ/2iL＝iref‑iZ/2滞环比较模块的输出端与线圈驱动电路的第一控制端及开关控制1模块的第一动端连接，所述开关控制1模块的第二动端与高电平连接，所述开关控制1模块的不动端与线圈驱动电路的第二控制端连接，所述开关控制1模块的控制端与过程控制信号连接；所述采样线圈电流icoil上升到滞环电流上限iH时，滞环比较模块输出低电平，根据过程控制信号，来关闭电力电子开关S1和S4，icoil下降；当icoil下降到iL时，滞环比较模块输出高电平，电力电子开关S1和S4打开，icoil上升；之后重复上一个周期的动作，控制icoil的平均值为iref，这样就完成了对icoil的滞环控制；所述过程控制信号用于控制开关控制1模块连接至第二不动端，使线圈驱动电路进入0态；所述起动过程中，设置iref为is，其中is为足够接触器可靠启动的线圈电流值；所述保持过程中，设置iref为im，其中im为足够接触器可靠保持的线圈电流值；所述分断过程中，电力电子开关S1与电力电子开关S4的驱动信号是相同的，同时使iref为0；所述起动过程中，在电流内环的基础上构建斜率外环；通过对采样线圈电流icoil的比例、微分计算后，取反，得到采样线圈电流icoil的下降沿斜率ids，设置参考斜率为idsref，idsref与ids比较，当idsref>＝ids时，设置内环参考电流iref为is；当idsref

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