[发明专利]一种大容量接触器并绕线圈电磁机构控制系统及其控制方法

说明书

本发明涉及一种大容量接触器并绕线圈电磁机构控制系统及其控制方法，包括接触器并绕线圈电磁机构及其配套的控制电路，配套的控制电路包括交直流输入电源、整流滤波电路、电磁机构驱动电路、隔离驱动电路、电流传感器和嵌入式控制系统；交直流输入电源经整流滤波后变为较平稳的直流电压，施加到电磁机构驱动电路，电磁机构驱动电路施加驱动电压到接触器的电磁系统；电流传感器用于检测电磁机构线圈电流；采用嵌入式控制芯片来实现电流闭环控制方案，芯片输出的PWM信号经隔离驱动电路的隔离放大后作用于电磁机构驱动电路，并最终控制施加在电磁机构两端高频方波电压的导通周期数及占空比，实现电流闭环控制。本发明可以灵活设计线圈电阻，节能减材。

技术领域

本发明涉及电磁结构控制领域，特别是一种大容量接触器并绕线圈电磁机构控制系统及其控制方法。

背景技术

国家推出振兴装备制造业政策以来，我国的矿山、冶金、起重等重型装备行业快速发展，装备制造能力得到大幅提升，而加工设备的大型化对配套电器产品的容量要求也越来越高，接触器作为工业生产中常用的低压控制电器，对其大容量产品的需求更是紧迫。大容量接触器多用在煤炭、矿业、冶金、变频、机车、船舶及新能源发电等重型装备领域中，控制着重要的大容量电路的频繁通断，鉴于这些行业恶劣的工作环境及其对自身设备工作可靠性的高要求，需要配套的大容量接触器具有更高的触头通断性能及工作可靠性。

在大容量接触器的设计中，触头通断容量的增大决定了触头初压力、终压力、开距及超程的增大，进而决定了反力特性的增大，并最终导致配套电磁系统的增大，以便得到足够的电磁吸力。随着接触器容量的增大，运行中的一系列问题愈加凸显，如：笨重的触头系统及电磁系统导致其动作特性的分散性更为明显；起动过程冲击大，触头弹跳严重，影响接触器的电寿命及接通能力的提高；分断过程动铁心反力强烈，对接触器框架存在较大的冲击，影响其机械寿命；线圈保持电流大，功耗严重，导致电磁系统发热较大，易产生匝间短路，影响接触器的可靠保持；电磁系统更为敏感，更易受到电压波动及电压跌落的影响，等等。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提出一种大容量接触器并绕线圈电磁机构控制系统及其控制方法，克服现有技术中大容量接触器电磁机构过于笨重及功耗严重这一缺陷，能够灵活调节激磁电流，同时也可以灵活设计线圈电阻，便于电磁机构的节能、节材优化设计及动态控制。

本发明采用以下方案实现：一种大容量接触器并绕线圈电磁机构控制系统，包括并绕线圈电磁机构及其配套控制电路；所述配套控制电路包括交直流输入电源、整流滤波电路、电磁机构驱动电路、隔离驱动电路、电流传感器和嵌入式控制系统；

所述交直流输入电源与所述整流滤波电路电性相连；所述整流滤波电路的输出端与所述电磁机构驱动电路的输入端电性相连；所述电磁机构驱动电路的输出端分别与所述并绕线圈电磁机构和所述电流传感器电性相连，用以通过所述电流传感器检测电磁机构线圈电流，所述电流传感器的输出端与所述嵌入式控制系统电性相连，用以将所述线圈电流传输到所述嵌入式控制系统；所述嵌入式控制系统还与所述隔离驱动电路电性相连，用以将所述嵌入式控制系统输出的PWM信号进行隔离放大；所述隔离驱动电路还与所述电磁机构驱动电路电性相连，用以将隔离放大后的信号施加于所述电磁机构驱动电路，并控制施加在电磁机构两端高频方波电压的导通周期数及占空比，从而实现电流闭环控制。

进一步地，所述嵌入式控制系统包括ADC通道、数字PID电流闭环控制器和PWM控制器；所述电流传感器与所述ADC通道的输入端电性相连；所述ADC通道的输出端与所述数字PID电流闭环控制器的输入端电性相连；所述数字PID电流闭环控制器的输出端与所述PWM控制器的输入端电性相连；所述PWM控制器的输出端与所述隔离驱动电路电性相连。