[发明专利]一种磁保持继电器智能控制系统

权利要求书

1.一种磁保持继电器智能控制系统，其特征在于，包括STC单片机、供电电源模块、电压检测模块、位移信号调理电路、欠压/失压检测电路、继电器驱动电路、传感器模块、PC机和交流电压，所述的STC单片机连接供电电源模块、电压检测模块、位移信号调理电路、欠压/失压检测电路、继电器驱动电路，并与PC机通过串口通信连接，所述的传感器模块与位移信号调理电路连接，所述的交流电压分别与供电电源模块、电压检测模块连接，所述的供电电源模块连接传感器模块、继电器驱动电路，所述的继电器驱动电路连接磁保持继电器的线圈；

当PC机向STC单片机发送合闸命令时，电压检测模块优先工作，检测输入的电网电压，若电压处于失压/欠压范围内，则继电器驱动电路无法驱动继电器闭合，若输入电网电压为正常值，STC单片机向继电器驱动电路发出合闸命令，传感器模块开始工作，实时采集磁保持继电器合闸过程中推动杆的位移距离，通过位移信号调理电路将电压信号送至STC单片机的A/D接口进行数据处理，实时查询采用遗传算法模糊控制优化后的最优占空比，使继电器驱动电路获取最优占空比的PWM信号，进而动态调节继电器线圈的两端电压，合闸过程中，当动触头与静触头即将碰撞时，最优占空比的PWM信号使动触头的闭合速度减小，实现合闸过程的优化；

所述的传感器模块包括用以实时测量推动杆的位移等效成衔铁组件的旋转角度的红外线位移传感器，所述的红外线位移传感器将测量的旋转角度输送到STC单片机的A/D转换接口中；

所述的推动杆与衔铁组件间的等效公式为：

X＝K₁(-α+7°)，K₁＝0.25

V＝K₂ω，K₂＝0.875

式中，X为推动杆的位移，V为推动杆的位移速度，ω为衔铁组件的角速度、α为衔铁组件的旋转角度，K₁、K₂为常系数；

所述的供电电源模块包括作为控制中心的可调开关型降压稳压器LM2576HV-ADJ、纹波滤除电路以及共模电感，纹波滤除电路、共模电感连接可调开关型降压稳压器LM2576HV-ADJ，所述的交流电压经整流滤波后，依次通过纹波滤除电路、共模电感抑制、可调开关型降压稳压器LM2576HV-ADJ输出直流电压，对磁保持继电器的线圈提供稳定电压；

所述的失压/欠压检测电路包括降压单元、整流单元、滤波单元、用以分压采样的电阻及用以显示电压状态的LED指示灯；

所述的继电器驱动电路设有用以实现电气隔离的光耦隔离器TLP521以及用以实现对磁保持继电器线圈的正反通电的L298N驱动芯片；

所述的位移信号调理电路设有用以将红外线位移传感器输出的电压放大的LF157N放大器；

采用遗传算法模糊控制优化后的最优占空比的具体内容为：

采用遗传算法模糊控制规则中的输入量为衔铁组件旋转角度和旋转角速度，输出量为PWM占空比，闭合初始阶段将其占空比设置为最大，在末尾阶段将占空比设为最小，获取模糊控制规则；

采用编码方式，使用1～5依次代表XS、S、M、L、XL 5个语言值作为模糊控制规则，使之形成遗传算法的个体，控制目标为在旋转速度小于模糊控制下的旋转速度时，使闭合时间最短；

所述的失压/欠压范围为额定电压的70％-35％为欠压状态，额定电压的35％-10％为失压状态。