一種交直流通用智能接觸器的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種交直流通用智能接觸器，包括電磁系統與觸頭系統；所述電磁系統包括第一交/直流電源、整流濾波模塊、線圈電壓檢測模塊、線圈電流檢測模塊、開關電源模塊、第一開關管、第一功率驅動模塊、第二開關管、第二功率驅動模塊、微處理器、續流二極管、鉗位電路、激磁線圈；所述觸頭系統包括第二交/直流電源、第三開關管、第三功率驅動模塊、觸頭電流檢測模塊、觸頭電壓檢測模塊、第一電感、第二電感、第四開關管、第四功率驅動模塊、過電壓抑制及能量吸收回路、主觸頭、二極管、電容、限流電阻、負載。本發明實現了觸頭系統的交直流通用，以及電磁系統的交直流通用、節能無聲運行。
【專利說明】
一種交直流通用智能接觸器
技術領域
[0001]本發明涉及電磁式交流接觸器領域，特別是一種交直流通用智能接觸器。
【背景技術】
[0002]近年來，電磁式交流接觸器的智能化控制技術發展迅速。目前，接觸器電磁系統的智能化控制技術已經實現了寬電壓輸入、交直流通用控制，同時應用于觸頭系統的零電壓吸合技術及零電流分斷技術也日趨成熟，極大提高了交流接觸器的各項性能指標，拓展了應用領域。
[0003]隨著新能源技術的發展，大容量直流接觸器的需求越來越多，被廣泛應用于光伏發電、風力發電、電動汽車、混合動力、地鐵、船舶、航天航空等領域，對其可靠性及使用壽命有著更高的要求。但是由于直流電流沒有自然過零點，導致直流電弧不易熄滅，容易造成觸頭侵蝕甚至熔焊，嚴重影響直流接觸器的電壽命及系統的運行可靠性。
[0004]目前，國內外常采用電力電子開關與機械開關并聯組成混合式開關，在機械開關閉合和分斷過程中，電力電子開關工作，達到機械開關無弧動作的效果。但是，在大容量直流接觸器的分斷過程中，電流從機械開關向電力電子開關轉移依賴于電弧電壓，由于電弧電壓較小以及轉移回路雜散電感的存在，導致轉移時間較長。同時由于線路中存儲的能量必須完全由電力電子開關承受，這不僅給電力電子開關帶來了極大的挑戰，往往還需要很大的散熱體積，一定程度上限制了該技術在大容量直流接觸器中的應用，同時也成為了直流應用系統發展的瓶頸。
[0005]人工強迫過零技術，在直流電流的基礎上疊加交流電流實現人工強迫過零分斷，既能有效解決直流系統的缺陷又能避免混合式開關技術在大容量直流接觸器分斷過程中的缺點。但是，以往的人工強迫過零技術適用于不頻繁操作的斷路器控制系統，對于頻繁操作的接觸器控制并不適用。接觸器吸合過程中的觸頭彈跳、分斷過程中的觸頭間電弧，都對接觸器的壽命指標產生嚴重的影響。若能將混合式開關控制技術融入人工強迫過零思路，結合兩者的優勢，既能有效解決上述問題，又能保證機械開關無弧動作。但是，運行于低壓直流系統中的電磁式接觸器，在分斷過程中，由于退磁速度慢，動作時間長，其工作性能無法滿足人工強迫過零技術的要求。通過采取施加負壓的快速去磁方案，有望控制接觸器分斷過程的剛分速度，擬滿足人工強迫過零技術對于觸頭分斷快速性的要求。
[0006]另一方面，隨著低壓配電系統交直流供電一體化的發展，交直流用電設備的增加，觸頭系統的單一控制模式已經不能滿足需求。而且由于交流接觸器的種類和數量要遠遠大于直流接觸器，對于同等容量的接觸器，交流接觸器的體積、成本、性能占有絕對優勢。因此，常常出現將交流接觸器降容使用代替直流接觸器的情況，而隨著直流接觸器的需求越來越多，這種做法勢必會造成極大的浪費。結合混合式開關控制技術、強迫過零技術、零電壓吸合與零電流分斷控制技術提出一種新型開關電器，正是本發明的思路。
【發明內容】
[0007]有鑒于此，本發明的目的是提出一種交直流通用智能接觸器，實現了觸頭系統的交直流通用，以及電磁系統的交直流通用、節能無聲運行。
[0008]本發明采用以下方案實現:一種交直流通用智能接觸器，具體包括電磁系統與觸頭系統;所述電磁系統包括第一交/直流電源、整流濾波模塊、線圈電壓檢測模塊、線圈電流檢測模塊、開關電源模塊、第一開關管、第一功率驅動模塊、第二開關管、第二功率驅動模塊、微處理器、續流二極管、鉗位電路、激磁線圈;所述觸頭系統包括第二交/直流電源、第三開關管、第三功率驅動模塊、觸頭電流檢測模塊、觸頭電壓檢測模塊、第一電感、第二電感、第四開關管、第四功率驅動模塊、過電壓抑制及能量吸收回路、主觸頭、二極管、電容、限流電阻、負載；
所述微處理器與所述第一功率驅動模塊、第二功率驅動模塊、第三功率驅動模塊、第四功率驅動模塊、開關電源模塊、線圈電壓檢測模塊、線圈電流檢測模塊、觸頭電流檢測模塊、觸頭電壓檢測模塊電性相連；
所述開關電源模塊與所述第一交/直流電源、第一功率驅動模塊、第二功率驅動模塊、第三功率驅動模塊、第四功率驅動模塊、微處理器相連；
所述第一交/直流電源連接至整流濾波模塊、線圈電壓檢測模塊;所述整流濾波模塊經所述第一開關管分別連接至所述續流二極管、激磁線圈；所述續流二極管經所述第二開關管接地;所述第二開關管并接有所述鉗位電路;所述激磁線圈與所述線圈電流檢測模塊電性相連；
所述第二交/直流電源經所述觸頭電流檢測模塊、所述主觸頭及所述負載形成主回路；所述主觸頭并接有所述觸頭電壓檢測模塊及所述過電壓抑制及能量吸收回路;所述第三開關管、第一電感、第二電感、二極管組成的支路并接至所述主觸頭;所述第二電感與二極管組成的支路并接有所述電容;所述電容經所述第四開關管、限流電阻并接至負載兩端；
所述第一功率驅動模塊、第二功率驅動模塊、第三功率驅動模塊、第四功率驅動模塊分別電性連接至所述第一開關管、第二開關管、第三開關管、第四開關管，用以控制驅動所述第一開關管、第二開關管、第三開關管、第四開關管。
[0009]第一交/直流電源經過整流濾波后變為平穩的直流，開關電源為電路中相應的模塊提供電能，線圈電壓檢測模塊用于檢測電磁系統電壓值，保護電磁系統正常工作，微處理器采用數字芯片的單片機控制系統，數字信號處理系統具有速度快、精度高、功能強、控制靈活、通用性好、抗干擾能力強等特點。通過線圈電流檢測模塊的反饋量，由微處理器通過第一功率驅動模塊控制第一開關管，對整流后的直流電壓進行閉環斬波控制，調節激磁線圈工作電流值;第二開關管作為輔助開關管，與續流二極管及鉗位電路構成續流退磁回路，第二開關管與續流二極管構成的續流回路，在第一開關管關斷時工作，調節線圈電流;鉗位電路由瞬態抑制二極管組成，器件選型、參數可調，與續流二極管形成退磁回路，吸收反向瞬態能量，起到快速退磁的作用。同時鉗位電路能夠靈活設置負壓大小，從而控制退磁速度，使得在分斷時觸頭的剛分速度滿足快速性要求。
[0010]第二交/直流電源為主回路供電電源。觸頭電流檢測模塊用于檢測主觸頭電流值，觸頭電壓檢測模塊用于判斷觸頭系統第二交/直流電源的類型及大小。當第二交/直流電源的類型為交流時，通過觸頭電壓檢測模塊及觸頭電流檢測模塊的反饋量，使主觸頭動作于零電壓吸合及零電流分斷。當第二交/直流電源為直流時，主觸頭、第三開關管、第一電感、第二電感、二極管構成混合式開關，吸合階段，由微處理器通過第三功率驅動模塊控制第三開關管使主觸頭無弧閉合;吸持階段，電容、第四開關管、限流電阻構成電容的充電回路，直接從第二交/直流電源抽取能量對電容進行預充電；分斷階段，第三開關管、第一電感、電容、主觸頭形成諧振電流正半周期回路，通過觸頭電流檢測模塊的反饋量，由微處理器通過第三功率驅動模塊控制第三開關管使強迫過零技術在觸頭電流的期望值內投入使用；電容、第二電感、二極管構成諧振電流負半周期回路，避免主觸頭承擔2倍以上額定電流而加劇電弧燃燒。觸頭電弧熄滅后，第三開關管關斷，過電壓抑制及能量吸收回路工作，防止電子元件被擊穿，同時吸收儲存于線路中的能量。
[0011 ]進一步地，當所述第二交/直流電源為直流時，所述交直流通用智能接觸器的工作過程包括以下三個階段:
吸合階段:當所述線圈電壓檢測模塊檢測到電磁系統電壓在吸合范圍內，設定PWM工作頻率和占空比以及激磁電流的基準值，微處理器通過所述線圈電流檢測模塊的反饋量，控制電磁系統閉環起動；當激磁電流達到預設的期望值，導通第三開關管，此時主觸頭尚未閉合，主回路電流從第三開關管、第一電感、第二電感、二極管流過，形成混合式開關；由于第三開關管在主觸頭閉合過程處于導通狀態，因此閉合過程無電弧產生；當主觸頭完全閉合，因為觸頭接觸電阻遠遠小于第三開關管所在支路的導通電阻，主回路電流自然換流到主觸頭，第三開關管關斷，吸合過程結束；
吸持階段:吸合階段結束后，交直流通用智能接觸器轉入吸持控制程序:重新設定PWM占空比，實現電流閉環控制，維持激磁線圈電流的動態恒定，將激磁線圈電流維持在一個預設的低值范圍內；具有吸持功耗小、受環境因素影響小、控制電壓變化影響小等特點，具有良好的穩定性和抗干擾能力。在轉入吸持控制程序的同時，導通第四開關管，第二交/直流電源通過限流電阻將電容充電至觸頭系統電壓值；電容充電電壓直接從觸頭系統電壓抽取，而不需要外加直流電源，控制模塊體積減小。
[0012]分斷階段:當線圈電壓檢測模塊檢測到電磁系統電壓低于釋放電壓時，關斷第二開關管和第四開關管，鉗位電路工作，激磁線圈迅速退磁，動靜鐵芯帶動動靜觸頭快速分離，電弧產生，主觸頭電流開始下降；通過觸頭電流檢測模塊的反饋量，控制第三開關管在觸頭電流的期望值導通，第一電感及電容開始諧振，諧振電流流過主觸頭，與直流電流疊加制造人工電流過零點，電弧熄滅;若此時介質恢復強度大于恢復電壓強度，則電弧熄滅不會重燃，而后第三開關管在設定時間點關斷，過電壓抑制及能量吸收回路工作，防止電子元件被擊穿，同時吸收儲存于線路中的能量；引入觸頭電流的反饋量，用以判斷第三開關管的導通時刻，摒棄了傳統方案依靠延時的方法決定諧振電路的投入時刻，該方案不受限于電磁機構動作分散性的影響，而導致滅弧失敗或滅弧效果變差。若此時介質恢復強度小于恢復電壓強度，則電弧發生重燃；當電容電壓達到反向峰值，諧振電流反向，此時二極管處于正向偏置導通狀態，電容、第二電感、二極管構成諧振電流負半周期回路，避免諧振電流正向流過主觸頭導致主觸頭承擔2倍以上的額定電流而加劇電弧燃燒和觸頭燒損；當諧振電流再次過零，若電弧還未熄滅，則諧振電流再次反向流過主觸頭，重新制造人工過零點；諧振過程具有周期性，直至電弧熄滅。因此，任何時刻，主觸頭最大電流僅為額定電流，有效解決了傳統強迫過零技術的弊端。
[0013]進一步地，當所述第二交/直流電源為交流時，所述交直流通用智能接觸器的工作過程包括以下三個階段:
吸合階段:當線圈電壓檢測模塊檢測到電磁系統電壓在吸合范圍內，通過觸頭電壓檢測模塊檢測觸頭系統第二交/直流電源的電壓零點，經過程序延時，激磁線圈得電，起動過程開始;微處理器通過線圈電流檢測模塊的反饋量，設定PWM工作頻率和占空比以及激磁電流的基準值，從而控制電磁系統閉環起動;經過電磁機構的固有動作時間后，動、靜觸頭在第二交/直流電源的電壓零點區域吸合，實現零電壓吸合過程控制；
吸持階段:吸合過程結束后，交直流通用智能接觸器轉入吸持控制程序;重新設定PWM占空比，實現電流閉環控制，維持激磁線圈電流的動態恒定，將激磁線圈電流維持在一個預設的低值范圍內；具有吸持功耗小、受環境因素影響小、控制電壓變化影響小等特點，具有良好的穩定性和抗干擾能力。
[0014]分斷階段:當線圈電壓檢測模塊檢測到電磁系統電壓低于釋放電壓時，通過觸頭電流檢測模塊檢測主觸頭電流的零點，經過程序延時，激磁線圈斷電，鉗位電路工作，激磁線圈迅速退磁，經過機構的固有動作時間后，動靜觸頭在設定的電流零點區域斷開，實現零電流分斷控制。
[0015]與現有技術相比，本發明有以下有益效果:
1、本發明實現了觸頭系統的交直流通用，以及電磁系統的交直流通用、節能無聲運行。并能通過觸頭電壓檢測模塊自動檢測接觸器觸頭系統運行場合。
[0016]2、本發明當觸頭系統工作于直流電路下，吸合階段，采用混合式開關技術，利用電力電子開關，實現無弧吸合;分斷階段，采用強迫過零技術，結合觸頭電流檢測模塊的反饋信號，決定諧振電路的投入時刻，避免了電磁機構動作分散性的影響，大大提高分斷的可靠性及準確性。
[0017]3、本發明在吸合和分斷兩個階段，共用同一電力電子開關，將混合式開關技術及強迫過零技術巧妙融合，同時電容預充電能量直接從觸頭系統電壓抽取，減小了經濟成本和模塊體積。同時，由于采用了正負半波不同回路的諧振電路模式，避免了由于分斷失敗而造成觸頭承擔2倍以上額定電流的情況。
[0018]4、本發明當觸頭系統工作于交流電路下，通過觸頭電壓檢測模塊及觸頭電流檢測模塊的反饋信號，由微處理器做出判斷和分析，實現觸頭回路的無弧接通和無弧分斷控制。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明的系統原理框圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖及實施例對本發明做進一步說明。
[0021]如圖1所示，本實施例提供了一種交直流通用智能接觸器，具體包括電磁系統與觸頭系統;所述電磁系統包括第一交/直流電源、整流濾波模塊、線圈電壓檢測模塊、線圈電流檢測模塊、開關電源模塊、第一開關管、第一功率驅動模塊、第二開關管、第二功率驅動模塊、微處理器、續流二極管、鉗位電路、激磁線圈;所述觸頭系統包括第二交/直流電源、第三開關管、第三功率驅動模塊、觸頭電流檢測模塊、觸頭電壓檢測模塊、第一電感、第二電感、第四開關管、第四功率驅動模塊、過電壓抑制及能量吸收回路、主觸頭、二極管、電容、限流電阻、負載；
所述微處理器與所述第一功率驅動模塊、第二功率驅動模塊、第三功率驅動模塊、第四功率驅動模塊、開關電源模塊、線圈電壓檢測模塊、線圈電流檢測模塊、觸頭電流檢測模塊、觸頭電壓檢測模塊電性相連；
所述開關電源模塊與所述第一交/直流電源、第一功率驅動模塊、第二功率驅動模塊、第三功率驅動模塊、第四功率驅動模塊、微處理器相連；
所述第一交/直流電源連接至整流濾波模塊、線圈電壓檢測模塊;所述整流濾波模塊經所述第一開關管分別連接至所述續流二極管、激磁線圈；所述續流二極管經所述第二開關管接地;所述第二開關管并接有所述鉗位電路;所述激磁線圈與所述線圈電流檢測模塊電性相連；
所述第二交/直流電源經所述觸頭電流檢測模塊、所述主觸頭及所述負載形成主回路；所述主觸頭并接有所述觸頭電壓檢測模塊及所述過電壓抑制及能量吸收回路;所述第三開關管、第一電感、第二電感、二極管組成的支路并接至所述主觸頭;所述第二電感與二極管組成的支路并接有所述電容;所述電容經所述第四開關管、限流電阻并接至負載兩端；
所述第一功率驅動模塊、第二功率驅動模塊、第三功率驅動模塊、第四功率驅動模塊分別電性連接至所述第一開關管、第二開關管、第三開關管、第四開關管，用以控制驅動所述第一開關管、第二開關管、第三開關管、第四開關管。
[0022]在本實施例中，第一交/直流電源經過整流濾波后變為平穩的直流，開關電源為電路中相應的模塊提供電能，線圈電壓檢測模塊用于檢測電磁系統電壓值，保護電磁系統正常工作，微處理器采用數字芯片的單片機控制系統，數字信號處理系統具有速度快、精度高、功能強、控制靈活、通用性好、抗干擾能力強等特點。通過線圈電流檢測模塊的反饋量，由微處理器通過第一功率驅動模塊控制第一開關管，對整流后的直流電壓進行閉環斬波控制，調節激磁線圈工作電流值;第二開關管作為輔助開關管，與續流二極管及鉗位電路構成續流退磁回路，第二開關管與續流二極管構成的續流回路，在第一開關管關斷時工作，調節線圈電流;鉗位電路由瞬態抑制二極管組成，器件選型、參數可調，與續流二極管形成退磁回路，吸收反向瞬態能量，起到快速退磁的作用。同時鉗位電路能夠靈活設置負壓大小，從而控制退磁速度，使得在分斷時觸頭的剛分速度滿足快速性要求。
[0023]第二交/直流電源為主回路供電電源。觸頭電流檢測模塊用于檢測主觸頭電流值，觸頭電壓檢測模塊用于判斷觸頭系統第二交/直流電源的類型及大小。當第二交/直流電源的類型為交流時，通過觸頭電壓檢測模塊及觸頭電流檢測模塊的反饋量，使主觸頭動作于零電壓吸合及零電流分斷。當第二交/直流電源為直流時，主觸頭、第三開關管、第一電感、第二電感、二極管構成混合式開關，吸合階段，由微處理器通過第三功率驅動模塊控制第三開關管使主觸頭無弧閉合;吸持階段，電容、第四開關管、限流電阻構成電容的充電回路，直接從第二交/直流電源抽取能量對電容進行預充電；分斷階段，第三開關管、第一電感、電容、主觸頭形成諧振電流正半周期回路，通過觸頭電流檢測模塊的反饋量，由微處理器通過第三功率驅動模塊控制第三開關管使強迫過零技術在觸頭電流的期望值內投入使用；電容、第二電感、二極管構成諧振電流負半周期回路，避免主觸頭承擔2倍以上額定電流而加劇電弧燃燒。觸頭電弧熄滅后，第三開關管關斷，過電壓抑制及能量吸收回路工作，防止電子元件被擊穿，同時吸收儲存于線路中的能量。
[0024]在本實施例中，當所述第二交/直流電源為直流時，所述交直流通用智能接觸器的工作過程包括以下三個階段:
吸合階段:當所述線圈電壓檢測模塊檢測到電磁系統電壓在吸合范圍內，設定PWM工作頻率和占空比以及激磁電流的基準值，微處理器通過所述線圈電流檢測模塊的反饋量，控制電磁系統閉環起動；當激磁電流達到預設的期望值，導通第三開關管，此時主觸頭尚未閉合，主回路電流從第三開關管、第一電感、第二電感、二極管流過，形成混合式開關；由于第三開關管在主觸頭閉合過程處于導通狀態，因此閉合過程無電弧產生；當主觸頭完全閉合，因為觸頭接觸電阻遠遠小于第三開關管所在支路的導通電阻，主回路電流自然換流到主觸頭，第三開關管關斷，吸合過程結束；
吸持階段:吸合階段結束后，交直流通用智能接觸器轉入吸持控制程序:重新設定PWM占空比，實現電流閉環控制，維持激磁線圈電流的動態恒定，將激磁線圈電流維持在一個低值范圍內；具有吸持功耗小、受環境因素影響小、控制電壓變化影響小等特點，具有良好的穩定性和抗干擾能力。在轉入吸持控制程序的同時，導通第四開關管，第二交/直流電源通過限流電阻將電容充電至觸頭系統電壓值；電容充電電壓直接從觸頭系統電壓抽取，而不需要外加直流電源，控制模塊體積減小。
[0025]分斷階段:當線圈電壓檢測模塊檢測到電磁系統電壓低于釋放電壓時，關斷第二開關管和第四開關管，鉗位電路工作，激磁線圈迅速退磁，動靜鐵芯帶動動靜觸頭快速分離，電弧產生，主觸頭電流開始下降；通過觸頭電流檢測模塊的反饋量，控制第三開關管在觸頭電流的期望值導通，第一電感及電容開始諧振，諧振電流流過主觸頭，與直流電流疊加制造人工電流過零點，電弧熄滅;若此時介質恢復強度大于恢復電壓強度，則電弧熄滅不會重燃，而后第三開關管在設定時間點關斷，過電壓抑制及能量吸收回路工作，防止電子元件被擊穿，同時吸收儲存于線路中的能量；引入觸頭電流的反饋量，用以判斷第三開關管的導通時刻，摒棄了傳統方案依靠延時的方法決定諧振電路的投入時刻，該方案不受限于電磁機構動作分散性的影響，而導致滅弧失敗或滅弧效果變差。若此時介質恢復強度小于恢復電壓強度，則電弧發生重燃；當電容電壓達到反向峰值，諧振電流反向，此時二極管處于正向偏置導通狀態，電容、第二電感、二極管構成諧振電流負半周期回路，避免諧振電流正向流過主觸頭導致主觸頭承擔2倍以上的額定電流而加劇電弧燃燒和觸頭燒損；當諧振電流再次過零，若電弧還未熄滅，則諧振電流再次反向流過主觸頭，重新制造人工過零點；諧振過程具有周期性，直至電弧熄滅。因此，任何時刻，主觸頭最大電流僅為額定電流，有效解決了傳統強迫過零技術的弊端。
[0026]在本實施例中，當所述第二交/直流電源為交流時，所述交直流通用智能接觸器的工作過程包括以下三個階段:
吸合階段:當線圈電壓檢測模塊檢測到電磁系統電壓在吸合范圍內，通過觸頭電壓檢測模塊檢測觸頭系統第二交/直流電源的電壓零點，經過程序延時，激磁線圈得電，起動過程開始;微處理器通過線圈電流檢測模塊的反饋量，設定PWM工作頻率和占空比以及激磁電流的基準值，從而控制電磁系統閉環起動;經過電磁機構的固有動作時間后，動、靜觸頭在第二交/直流電源的電壓零點區域吸合，實現零電壓吸合過程控制；
吸持階段:吸合過程結束后，交直流通用智能接觸器轉入吸持控制程序;重新設定PWM占空比，實現電流閉環控制，維持激磁線圈電流的動態恒定，將激磁線圈電流維持在一個預設的低值范圍內；具有吸持功耗小、受環境因素影響小、控制電壓變化影響小等特點，具有良好的穩定性和抗干擾能力。
[0027]分斷階段:當線圈電壓檢測模塊檢測到電磁系統電壓低于釋放電壓時，通過觸頭電流檢測模塊檢測主觸頭電流的零點，經過程序延時，激磁線圈斷電，鉗位電路工作，激磁線圈迅速退磁，經過機構的固有動作時間后，動靜觸頭在設定的電流零點區域斷開，實現零電流分斷控制。
[0028]以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋范圍。
【主權項】
1.一種交直流通用智能接觸器，其特征在于:包括電磁系統與觸頭系統;所述電磁系統包括第一交/直流電源、整流濾波模塊、線圈電壓檢測模塊、線圈電流檢測模塊、開關電源模塊、第一開關管、第一功率驅動模塊、第二開關管、第二功率驅動模塊、微處理器、續流二極管、鉗位電路、激磁線圈；所述觸頭系統包括第二交/直流電源、第三開關管、第三功率驅動模塊、觸頭電流檢測模塊、觸頭電壓檢測模塊、第一電感、第二電感、第四開關管、第四功率驅動模塊、過電壓抑制及能量吸收回路、主觸頭、二極管、電容、限流電阻、負載； 所述微處理器與所述第一功率驅動模塊、第二功率驅動模塊、第三功率驅動模塊、第四功率驅動模塊、開關電源模塊、線圈電壓檢測模塊、線圈電流檢測模塊、觸頭電流檢測模塊、觸頭電壓檢測模塊電性相連； 所述開關電源模塊與所述第一交/直流電源、第一功率驅動模塊、第二功率驅動模塊、第三功率驅動模塊、第四功率驅動模塊、微處理器相連； 所述第一交/直流電源連接至整流濾波模塊、線圈電壓檢測模塊;所述整流濾波模塊經所述第一開關管分別連接至所述續流二極管、激磁線圈；所述續流二極管經所述第二開關管接地;所述第二開關管并接有所述鉗位電路;所述激磁線圈與所述線圈電流檢測模塊電性相連； 所述第二交/直流電源經所述觸頭電流檢測模塊、所述主觸頭及所述負載形成主回路；所述主觸頭并接有所述觸頭電壓檢測模塊及所述過電壓抑制及能量吸收回路;所述第三開關管、第一電感、第二電感、二極管組成的支路并接至所述主觸頭;所述第二電感與二極管組成的支路并接有所述電容;所述電容經所述第四開關管、限流電阻并接至負載兩端； 所述第一功率驅動模塊、第二功率驅動模塊、第三功率驅動模塊、第四功率驅動模塊分別電性連接至所述第一開關管、第二開關管、第三開關管、第四開關管，用以控制驅動所述第一開關管、第二開關管、第三開關管、第四開關管。2.根據權利要求1所述的一種交直流通用智能接觸器，其特征在于:當所述第二交/直流電源為直流時，所述交直流通用智能接觸器的工作過程包括以下三個階段: 吸合階段:當所述線圈電壓檢測模塊檢測到電磁系統電壓在吸合范圍內，設定PWM工作頻率和占空比以及激磁電流的基準值，微處理器通過所述線圈電流檢測模塊的反饋量，控制電磁系統閉環起動；當激磁電流達到預設的期望值，導通第三開關管，此時主觸頭尚未閉合，主回路電流從第三開關管、第一電感、第二電感、二極管流過，形成混合式開關；由于第三開關管在主觸頭閉合過程處于導通狀態，因此閉合過程無電弧產生；當主觸頭完全閉合，因為觸頭接觸電阻遠遠小于第三開關管所在支路的導通電阻，主回路電流自然換流到主觸頭，第三開關管關斷，吸合過程結束； 吸持階段:吸合階段結束后，交直流通用智能接觸器轉入吸持控制程序:重新設定PWM占空比，實現電流閉環控制，維持激磁線圈電流的動態恒定，將激磁線圈電流維持在一個低值范圍內；在轉入吸持控制程序的同時，導通第四開關管，第二交/直流電源通過限流電阻將電容充電至觸頭系統電壓值； 分斷階段:當線圈電壓檢測模塊檢測到電磁系統電壓低于釋放電壓時，關斷第二開關管和第四開關管，鉗位電路工作，激磁線圈迅速退磁，動靜鐵芯帶動動靜觸頭快速分離，電弧產生，主觸頭電流開始下降;通過觸頭電流檢測模塊的反饋量，控制第三開關管在觸頭電流的期望值導通，第一電感及電容開始諧振，諧振電流流過主觸頭，與直流電流疊加制造人工電流過零點，電弧熄滅;若此時介質恢復強度大于恢復電壓強度，則電弧熄滅不會重燃，而后第三開關管在設定時間點關斷，過電壓抑制及能量吸收回路工作，防止電子元件被擊穿，同時吸收儲存于線路中的能量;若此時介質恢復強度小于恢復電壓強度，則電弧發生重燃;當電容電壓達到反向峰值，諧振電流反向，此時二極管處于正向偏置導通狀態，電容、第二電感、二極管構成諧振電流負半周期回路，避免諧振電流正向流過主觸頭導致主觸頭承擔2倍以上的額定電流而加劇電弧燃燒和觸頭燒損；當諧振電流再次過零，若電弧還未熄滅，則諧振電流再次反向流過主觸頭，重新制造人工過零點；諧振過程具有周期性，直至電弧熄滅。3.根據權利要求1所述的一種交直流通用智能接觸器，其特征在于:當所述第二交/直流電源為交流時，所述交直流通用智能接觸器的工作過程包括以下三個階段: 吸合階段:當線圈電壓檢測模塊檢測到電磁系統電壓在吸合范圍內，通過觸頭電壓檢測模塊檢測觸頭系統第二交/直流電源的電壓零點，經過程序延時，激磁線圈得電，起動過程開始;微處理器通過線圈電流檢測模塊的反饋量，設定PWM工作頻率和占空比以及激磁電流的基準值，從而控制電磁系統閉環起動;經過電磁機構的固有動作時間后，動、靜觸頭在第二交/直流電源的電壓零點區域吸合，實現零電壓吸合過程控制； 吸持階段:吸合過程結束后，交直流通用智能接觸器轉入吸持控制程序;重新設定PWM占空比，實現電流閉環控制，維持激磁線圈電流的動態恒定，將激磁線圈電流維持在一個預設的低值范圍內； 分斷階段:當線圈電壓檢測模塊檢測到電磁系統電壓低于釋放電壓時，通過觸頭電流檢測模塊檢測主觸頭電流的零點，經過程序延時，激磁線圈斷電，鉗位電路工作，激磁線圈迅速退磁，經過機構的固有動作時間后，動靜觸頭在設定的電流零點區域斷開，實現零電流分斷控制。
【文檔編號】H01H47/22GK105895451SQ201610317175
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月16日
【發明人】許志紅, 方朝林
【申請人】福州大學