[发明专利]一种基于运动反电势估算的接触器闭环控制方法及系统

权利要求书

1.一种基于运动反电势估算的接触器闭环控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1：构建接触器电磁机构的数字化模型；

步骤S2：引入滑动模式控制器来估算接触器动铁心的运动反电势；

步骤S3：将步骤S2估算的运动反电势与参考运动反电势比较产生误差值，并由此来控制接触器电磁系统的激磁电流，从而实现基于运动反电势的闭环控制，来间接控制动铁心的运动速度，提高接触器的接通及分断能力；

其中，步骤S2具体包括以下步骤：

步骤S21：在每个PWM开关周期计算并更新磁路电感值；

步骤S22：按照接触器电磁机构的数字化模型对电磁机构的电参量使用软件表示方式，使用电磁机构的数字化模型的估算线圈电流来匹配实际测量的线圈电流i_coil，假设数字化模型中的估算运动反电势与实际运动反电势e_s相同；

步骤S23：当电磁机构的数字化模型的估算线圈电流与实际测量的线圈电流i_coil之间的误差值Error小于限制值MaxSMCError时，滑动模式控制器工作于线性范围内，其输出z为：对于线性范围外的误差值，滑动模式控制器工作于饱和区，当误差值Error大于零时，其输出z为z＝+K_slide，否则，其输出为z＝-K_slide；其中K_slide为定义的滑模增益，滑动模式控制器的输出z为校正因子；

步骤S24：将校正因子z加到电磁机构的数字化模型的电压项，在每一个开关周期T_s中都重复执行n次步骤S23，直到实际测量的线圈电流i_coil等于电磁机构的数字化模型的估算线圈电流并根据当前的校正因子z得到当前开关周期内校正后的运动反电势为其中，等式右边的表示校正前的估算运动反电势；

其中，步骤S3具体包括以下步骤：

步骤S31：将步骤S2得到的运动反电势进行低通滤波处理，降低滑动模式控制器产生的抖振，得到干扰较小的运动反电势；

步骤S32：将步骤S31滤波处理后的运动反电势反馈给电磁机构的数字化模型，用于在下一个开关周期中对运动反电势进行估算，同时将步骤S31滤波处理后的运动反电势与参考运动反电势e_ref比较，产生误差值，用于接触器电流内环的控制，电流内环控制PWM控制器产生PWM信号，PWM信号经隔离驱动电路后控制施加在电磁机构两端的高频方波电压的导通周期数及占空比，从而实现闭环控制。

2.根据权利要求1所述的一种基于运动反电势估算的接触器闭环控制方法，其特征在于：步骤S1中，所述接触器电磁机构的数字化模型为：

式中，u_coil表示线圈电压，i_coil为线圈电流，R_coil表示线圈电阻，L_coil表示线圈自感，e_s为动铁心运动反电势。

3.一种基于权利要求1-2任一项所述的基于运动反电势估算的接触器闭环控制方法的系统，其特征在于：包括电磁机构、隔离驱动电路、用以驱动所述电磁机构的电磁机构驱动电路、用以采集电磁机构线圈电流的电流传感器、用以采集电磁机构线圈电压的电压传感器以及嵌入式控制芯片；

所述嵌入式控制芯片中执行步骤S1至步骤S3的方法，所述嵌入式控制芯片输出的PWM信号经所述隔离驱动电路隔离放大后作用于所述电磁机构驱动电路。

4.根据权利要求3所述的一种基于运动反电势估算的接触器闭环控制方法的系统，其特征在于：所述电磁机构驱动电路采用斩波控制电路。