[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

说明书

本发明涉及一种基于运动反电势估算的接触器闭环控制方法及系统，根据接触器电磁机构的数字化模型，引入滑动模式控制器来估算接触器动铁心的运动反电势，该估算运动反电势与参考运动反电势比较产生误差值，根据误差值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，本发明能够提高接触器的接通及分断能力。

技术领域

本发明涉及接触器领域，特别是一种基于运动反电势估算的接触器闭环控制方法及系统。

背景技术

接触器广泛应用于各种工业控制系统中，其性能指标直接影响整个系统的安全、稳定。

近年来接触器的智能控制技术发展迅速，主要有如下控制方案：

1、交流接触器高压直流起动、低压直流吸持方案，使交流接触器的激磁方式从交流转变成直流；

2、接触器的PWM闭环控制方案，以线圈电压或线圈电流作为反馈，闭环调节电磁机构激磁电压的占空比，使接触器控制方式从开环进入闭环；

3、接触器的位移闭环控制方案，根据线圈电压、线圈电流及磁路参数估算动铁心实时位移，实现位移闭环控制，从而间接控制触头运动速度；

4、接触器斜率闭环控制方案，在起动过程中检测运动反电势引起的线圈电流下降斜率，采用斜率外环控制电流内环,从而间接控制触头运动速度，减少触头弹跳。

从以上智能控制方案可以看出：直接或间接的控制动铁心速度可以优化接触器动态过程，提高触头的接通及分断能力。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提出一种基于运动反电势估算的接触器闭环控制方法及系统，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。

本发明采用以下方案实现：一种基于运动反电势估算的接触器闭环控制方法，具体包括以下步骤：

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。

进一步地，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。

进一步地，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；