[发明专利]一种电磁开关高频保持噪声自校正控制装置及方法

说明书

本发明提供一种电磁开关高频保持噪声的自校正控制装置及方法，该装置的交直流输入电源经整流滤波电路后变为较平稳的直流电压，并施加到电磁机构驱动电路的IN+及IN‑节点；斩波控制电路驱动电源从OUT+及OUT‑节点输出，并施加到开关的电磁机构；嵌入式控制系统根据电压传感器、电流传感器、声音传感器、振动传感器的反馈信号产生PWM信号，经隔离驱动电路后对电磁机构驱动电路进行电流闭环控制。本发明检测电磁开关可靠保持时的声音及振动信号，根据声音及振动信号的大小校正电磁开关激磁频率及电流闭环PID控制参数，寻找能够使电磁开关的噪声及振动降到最低的最高激磁频率，在降低运行噪声的同时达到最好的节能控制效果。

技术领域

本发明涉及一种电磁开关高频保持噪声的自校正控制方法，来进行电磁开关高频激磁下的无声保持。

背景技术

电磁开关广泛应用于各种工业控制系统及民用电器中，其性能指标直接影响着系统或电器的稳定性和可靠性。传统的交流电磁开关激磁电压在时域上是正弦周期函数，导致其电磁机构的磁通及电磁吸力也按正弦规律周期性变化，当电磁机构动铁心吸力小于弹簧反力时，铁心就会产生振动，发出噪声。交流电磁机构通常采用加装分磁环的措施来降低吸力脉动，使分磁环内外的合成吸力始终大于弹簧反力，减少动静铁心之间的振动，降低噪声。但交流电磁机构存在诸多缺陷，如：工作电压范围窄，分磁环易断裂，保持功耗大，难以优化控制，等。

近年来电磁开关的闭环控制技术发展迅速，主要有如下几种控制方案，1、线圈电流闭环控制技术：线圈激磁电压采用PWM控制，以线圈电流为反馈，进行闭环控制，直接调节线圈高频方波电压的导通周期数及占空比，从而得到所需的线圈电流。2、无位置传感器的位移闭环控制：在电流闭环控制的基础上，进一步采用位移估算技术来实时估算接触器动铁心位移，构建无位置传感器的位移闭环控制，其线圈激励电压同样为高频方波。3、线圈电压闭环控制技术：采用线圈电压平均值作为反馈，以PWM方式来调节激磁电压占空比，电磁开关的激磁电压同样为高频方波。智能控制下的电磁开关克服了传统电磁开关的性能缺陷，提高了开关性能。

通过以上智能控制方案可以看出：随着电磁开关智能控制技术的发展，其激磁方式由传统的工频交流向高频方波转变，在电磁开关稳定保持过程中，由于电磁机构的强感性作用，在高频方波电压激励下可以得到动态恒定的线圈电流。受线圈分布电容的影响，在方波电压的上升及下降边沿处会产生线圈电流尖峰；另外高频工作模式下，线圈电流的动态恒定原理会产生固有的电流纹波，这些都可能导致电磁机构的高频噪声，相较于工频噪声，这些高频噪声的频率更高更为刺耳，需要采取一定的控制方法进行抑制。

发明内容

本发明针对电磁开关高频激磁保持时产生的音频噪声问题，提出了一种抑制噪声的自校正控制方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种电磁开关高频保持噪声的自校正控制装置，其包括整流滤波电路、电磁机构驱动电路、电磁机构、隔离驱动电路、电压传感器、电流传感器、声音传感器、振动传感器及嵌入式系统；所述交直流输入电源经整流滤波电路后变为较平稳的直流电压，并施加到电磁机构驱动电路的IN+及IN-节点；所述电磁机构驱动电路包括一斩波控制电路；斩波控制电路驱动电源从OUT+及OUT-节点输出，并施加到开关的电磁机构；

所述电压传感器检测整流滤波后的直流电压；所述电流传感器检测电磁机构线圈电流；所述声音传感器用于检测电磁机构发出的音频噪声；所述振动传感器用于检测电磁机构产生的机械振动；嵌入式控制系统根据电压传感器、电流传感器、声音传感器、振动传感器的反馈信号产生PWM信号，经隔离驱动电路后对电磁机构驱动电路进行电流闭环控制。