一种轨道交通用直流接触器的控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种轨道交通用直流接触器的控制方法，具体为：在直流接触器吸合控制阶段，输出宽脉冲电压至直流接触器线圈上以使线圈电流达到吸合电流；在直流接触器闭合保持阶段，输出窄脉冲电压至线圈上以使线圈电流从吸合电流降低至保持电流。本发明专利技术还相应公开了一种轨道交通用直流接触器的控制方法，其特征在于，在直流接触器吸合控制阶段，输出宽脉冲电压至直流接触器线圈上以使线圈电流达到吸合电流；在直流接触器闭合保持阶段，输出窄脉冲电压至线圈上以使线圈电流从吸合电流降低至保持电流。本发明专利技术的控制方法和控制装置均具有操作简便、安全可靠等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及开关器件
，特指一种轨道交通用直流接触器的控制方法及装置。
技术介绍
在轨道交通应用领域，机车车辆运营时的环境条件、电气条件比较严酷，直流接触器在实际使用中存在以下问题：（1）根据国家标准（GB/T 21413.1-2008），轨道交通机车车辆控制系统中浮充电蓄电池控制电源的长期连续工作电压范围为0.7Us～1.25Us（Us为标称电压）；而接触器可能安装在发动机室、屏柜、箱体等车体内部不同处，其工作环境温度最高可达到70℃。在接触器工作时，其线圈发热温升与控制电压强相关，根据标准TB/T 2767-2010（机车车辆用直流接触器），接触器控制线圈在最高工作环境温度（70℃）下施加最高工作电压1.25Us，达到温度稳定后，应能在0.8Us下正常动作，但由于线圈电阻的正温度系数原因，这一要求很难达到。接触器控制线圈多采用紫铜导体，线圈电阻具有正温度系数的特性，按标准GB/T 21413.1给出的计算公式：T2 = (T1 + 234.5)·R2/R1–234.5；例如，当线圈温度为170℃时，其线圈电阻相对于20℃增加到1.6倍，其吸合电流和电动力相应下降，为了满足标准要求（线圈温度170℃，最低吸合电压0.8Us），接触器在20℃时最低吸合电压应不高于DC55V。如此宽范围的工作电压和环境温度范围，造成了接触器控制线圈的设计难度极大；设计的线圈功率过小则不能满足最低吸合电压要求，在高温环境下更难以吸合；设计的线圈功率过大则发热更严重，引起线圈烧损，而且电动力过大造成的强烈合闸冲击和振动易损坏机械零部件，并可能造成主触头弹跳熔焊。而且，按标准要求进行的试验发现，各短接直流接触器线圈内热点温升在80℃～120℃之间，以此推算，所选用的绝缘材料耐热等级至少应为H级（180℃），相应提高了材料成本。（2）在机车车辆变流器（或其它电气屏柜）中，直流接触器的动作是由屏柜控制单元的DO（数字输出）口来控制的，由于DO电路的最大输出电流已定，对于大功率的直流接触器，需要几个DO通道并联才能驱动，从而占用屏柜控制单元DO有限的通道资源；（3）机车车辆运行中的振动和冲击传递到接触器上，逐渐造成接触器内部结构松散，使用一段时间后可能造成接触器动作卡滞，继续发展下去接触器不能动作，需要在线监测并预警；（4）机车车辆运行环境中存在污染粉尘和腐蚀气体，容易造成接触器辅助触点表面污染和硫化，导致接触电阻变大，甚至接不通，而屏柜控制单元是通过检测辅助触点的通断来判断接触器的状态，因此会造成系统误判断而保护停机。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种原理简单、操作简便、适用性强的轨道交通用直流接触器的控制方法，并相应提供了一种结构简单、稳定可靠的轨道交通用直流接触器的控制装置。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种轨道交通用直流接触器的控制方法，在直流接触器吸合控制阶段，输出宽脉冲电压至直流接触器线圈上以使线圈电流达到吸合电流；在直流接触器闭合保持阶段，输出窄脉冲电压至线圈上以使线圈电流从吸合电流降低至保持电流。优选地，实时检测直流接触器的线圈电流，并与预计阈值对比，根据对比结果控制施加在线圈上的直流电压的脉冲宽度。优选地，在直流接触器的辅助触点运行预设次数后，向辅助触点回路中通入预设电流以使辅助触点在分断时产生电弧而清除表面杂质。优选地，实时检测直流接触器的动作延时时间以判断接触器是否有机械卡滞。本专利技术还相应公开了一种轨道交通用直流接触器的控制装置，包括与直流接触器相连的控制单元；在直流接触器吸合控制阶段，所述控制单元用于输出宽脉冲电压至直流接触器线圈上以使线圈电流达到吸合电流；在直流接触器闭合保持阶段，所述控制单元用于输出窄脉冲电压至线圈上以使线圈电流从吸合电流降低至保持电流。优选地，所述直流接触器的线圈并联有开关管，所述开关管与所述控制单元相连，所述控制单元包括线圈电流采集模块以及脉冲调制模块，所述线圈电流采集模块用于采集线圈电流并传送至控制单元，所述控制单元根据线圈电流与预设电流阈值的差值控制所述脉冲调制模块的输出脉冲信号，所述脉冲调制模块与所述开关管相连用于输出脉冲信号控制开关管的关断，以调节线圈电压的脉冲宽度。优选地，还包括辅助触点电流控制回路，所述辅助触点电流控制回路中串联有MOS管，所述控制单元与所述MOS管相连用于在直流接触器运行预设次数发出导通信号至MOS管。优选地，还包括温度检测件，所述温度检测件与所述控制单元相连用于检测线圈温度并传送至控制单元进行超温判断。优选地，所述控制单元与外部设备以及直流接触器之间的信号线为光纤。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术的轨道交通用直流接触器的控制方法，以线圈电流为控制目标，并采用电压源脉宽调制（PWM）控制方式；当电源电压偏低/偏高时，相应增加/降低脉宽以保证线圈电流稳定，从而任由控制电源电压范围如何变化，都可以通过调整脉冲宽度来保证接触器控制线圈电流按设定值施加，以保证电磁力满足接触器工作要求；当接触器吸合后，自动调低线圈保持电流，使得线圈工作温升极低，避免了为保证控制线圈的电压适应性和温度适应性而提高材料成本和功耗。本专利技术的轨道交通用直流接触器的控制装置同样具有如上方法所述的优点，而且结构简单、操作简便，能有效延长直流接触器的使用寿命。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术的波形示意图。图3为图2中PWM控制信号（pulse）的局部放大图（变化阶段）。具体实施方式以下结合说明书附图和具体实施例对本专利技术作进一步描述。如图1至图3所示，本实施例的轨道交通用直流接触器的控制方法，具体过程为：在直流接触器吸合控制阶段，输出宽脉冲电压至直流接触器线圈上以使线圈电流达到吸合电流；在直流接触器闭合保持阶段，输出窄脉冲电压至线圈上以使线圈电流从吸合电流降低至保持电流。由于线圈电磁力与线圈电流的平方成正比，而与电压没有直接关系；因此本专利技术以线圈电流为控制目标，并采用电压源脉宽调制（PWM）控制方式；当电源电压偏低/偏高时，相应增加/降低脉宽以保证线圈电流稳定，从而任由控制电源电压范围如何变化，都可以通过调整脉冲宽度来保证接触器控制线圈电流按设定值施加，以保证电磁力满足接触器工作要求；当接触器吸合后，自动调低线圈保持电流，使得线圈工作温升极低，避免了线圈过热和高温引起的接触器不吸合故障；即避免了为保证控制线圈的电压适应性和温度适应性而提高材料成本和功耗。本实施例中，实时检测直流接触器的线圈电流，并与预计阈值对比，根据对比结果控制施加在线圈上的直流电压的脉冲宽度。本实施例中，在直流接触器的辅助触点运行预设次数后，向辅助触点回路中通入预设电流（较大电流，如1A）以使辅助触点在分断时产生电弧而清除表面杂质。本实施例中，监控直流接触器的动作次数和吸合/释放动作延时时间（发出驱动指令至辅助触点反馈信号状态改变的时间），通过比较判断接触器是否存在机械卡滞，并在卡滞时及时报警。本专利技术还相应公开了一种轨道交通用直流接触器的控制装置，包括与直流接触器相连的控制单元；在直流接触器吸合控制阶段，控制单元用于输出宽脉冲电压至直流接触器线圈上以使线圈电流达到吸合电流；在直流接触器闭合保持阶段，控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轨道交通用直流接触器的控制方法，其特征在于，在直流接触器吸合控制阶段，输出宽脉冲电压至直流接触器线圈上以使线圈电流达到吸合电流；在直流接触器闭合保持阶段，输出窄脉冲电压至线圈上以使线圈电流从吸合电流降低至保持电流。

【技术特征摘要】
1.一种轨道交通用直流接触器的控制方法，其特征在于，在直流接触器吸合控制阶段，输出宽脉冲电压至直流接触器线圈上以使线圈电流达到吸合电流；在直流接触器闭合保持阶段，输出窄脉冲电压至线圈上以使线圈电流从吸合电流降低至保持电流。2.根据权利要求1所述的轨道交通用直流接触器的控制方法，其特征在于，实时检测直流接触器的线圈电流，并与预计阈值对比，根据对比结果控制施加在线圈上的直流电压的脉冲宽度。3.根据权利要求1或2所述轨道交通用直流接触器的控制方法，其特征在于，在直流接触器的辅助触点运行预设次数后，向辅助触点回路中通入预设电流以使辅助触点在分断时产生电弧而清除表面杂质。4.根据权利要求1或2所述的轨道交通用直流接触器的控制方法，其特征在于，实时检测直流接触器的动作延时时间以判断接触器是否有机械卡滞。5.一种轨道交通用直流接触器的控制装置，其特征在于，包括与直流接触器相连的控制单元；在直流接触器吸合控制阶段，所述控制单元用于输出宽脉冲电压至直流接触器线圈上以使线圈电流达到吸合电流；在直流接触器闭合保持阶段，所述控制单元用于输出窄脉冲电压至线圈上以使线圈...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨文昭，刘业平，李健鸣，陈乐生，张晓，
申请(专利权)人：株洲中车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43