一种接触器节电控制电路及其控制方法技术

技术编号:23402422 阅读:29 留言:0更新日期:2020-02-22 14:27
本发明专利技术公开了一种接触器节电控制电路及其控制方法,接触器节电控制电路包括第一开关管、第二开关管、第一二极管、第二二极管、第一电阻。接触器在工作过程包括吸合、吸持以及关断三个阶段,在吸合阶段,两个开关管均闭合,电路从电网吸收能量,接触器线圈流过大电流,使主触头快速吸合;在吸持阶段,第二开关管闭合,第一开关管通过第一电阻采样第一开关管中流过的电流,实现控制第一开关管间歇式闭合和断开,接触器线圈流过小电流,使接触器触头保持吸合状态,同时实现节能效果;在关断阶段,两个开关管均断开,电路通过两只二极管形成的通路将线圈能量返回电网,接触器线圈电流减小为零,使接触器主触头快速断开,同时实现能量回收。

A kind of control circuit and control method of contactor power saving

【技术实现步骤摘要】
一种接触器节电控制电路及其控制方法
本专利技术涉及接触器领域,特别涉及接触器节电控制电路及其控制方法。
技术介绍
传统接触器由线圈和铁芯组成,工作过程分三个阶段:吸合阶段、吸持阶段和关断阶段。吸合阶段,线圈通过大的吸合电流,产生做够大的电磁力使接触器触头吸合。吸持阶段,该阶段线圈的吸持电流约为吸合电流的十分之一,过大的吸持电流会使线圈的损耗增大。关断阶段,线圈的电流被消耗使得接触器触头断开,该过程中,线圈中电流消耗得越快,接触器断开越迅速、越可靠。传统的接触器无其他控制元件,只能通过线圈本身阻抗来限流。为兼顾吸合所需的大电流,线圈阻抗不能设计得太大。所以在接触器吸持过程中,线圈流过的电流远大于实际需要的电流,多余能量变成线圈的热量,浪费能源,且使线圈的温度升高、可靠性降低,在关断阶段线圈内能量无泄放路径,线圈产生的感应电压过高导致后端器件损坏,如加续流电流则线圈中电流减小缓慢,接触器触头无法及时弹开,大大降低产品可靠性。为解决传统接触器功耗大的问题,出现了一些接触器节电电路。如图1为一种常见的节电电路应用原理图,通过调节MOS管TR1的占空比来控制接触器线圈L1的电流。吸合阶段让TR1的占空比较大,在吸持阶段则让TR1的占空比较小,实现接触器线圈大电流吸合小电流吸持,达到节能的效果。二极管D1给线圈提供续流回路,正常工作时,低阻抗的续流回路有利于减小整个电路的损耗。关断阶段,为了让接触器迅速关断,需要快速消耗线圈的电流,但关断时,线圈能量仅能通过续流二极管进行消耗,而续流二极管上管压降较小,导致线圈能量消耗缓慢,进而使得接触器关断非常慢。传统接触器产品中,关断时间为50ms左右,而加了节电电路的接触器产品,关断时间会上升到200ms左右,即变为原来的四倍左右。在部分应用场合中,关断时间的增大会产生致命的问题,如控制电机正逆转的接触器,并且关断速度变慢后,会导致接触器主触头之间拉弧时间加长,严重威胁接触器的寿命等等问题的发生。为了实现快速关断功能,必须在接触器关断时,让线圈续流回路的阻抗增大。通常的做法是用一开关来切换续流回路的阻抗。目前带快速关断功能的接触器节电电路,都有一定的问题。如公开号为CN106024521B的《一种接触器线圈控制电路》专利,其电路应用原理图如图2所示。在快速关断阶段,主功率开关管TR1断开,线圈电流被D1和快速关断电路(即开关管TR2)速消耗掉,达到快速关断的效果。该电路的缺点是在关断阶段,快速关断电路的开关器件工作在放大区,接触器线圈续流时就会损耗较多的能量,一方面由于给接触器线圈去磁的电压较低,因此接触器关断时间较长,且增加了节电电路在关断阶段的损耗,另一方面导致快速关断电路的开关器件的温度升高、可靠性降低。同时该该方案在关断过程中,线圈中的能量几乎全部消耗在开关管TR2上,在频繁通断的场合,开关管TR2会发热过大而损坏,并且对于能量浪费严重。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题是,提供一种接触器节电控制电路及其控制方法,降低接触器线圈有功功耗,加快接触器的关断速度,且节电器自身损耗小,并能将线圈能量反馈至电网,实现节能、可靠的目的。本专利技术的接触器节电控制电路的技术方案如下:一种接触器节电控制电路,其特征在于:包括第一开关管K1、第二开关管K2、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电流采样器件、正输入端口Vin+、负输入端口Vin-、第一控制端口P1、第二控制端口P2、采样端口P3、第一连接端口P4和第二连接端口P5;第二开关管K2的一端同时连接正输入端口Vin+和第一二极管D1的阴极,第二开关管K2的另一端同时连接第一连接端口P4和第二二极管D2的阴极;第一开关管K1的一端连接第一电流采样器件的一端,第一开关管K1的另一端同时连接第二连接端口P5和第一二极管D1的阳极;第一电流采样器件的另一端同时连接负输入端口Vin-和第二二极管D2的阳极;正输入端口Vin+用于连接电网的正端,负输入端口Vin-用于连接电网的负端;第一连接端口P4用于连接接触器线圈的一端,第二连接端口P5用于连接接触器线圈的另一端;控制端口P1用于为第一开关管K1输入控制信号,控制端口P2用于为第二开关管K2输入控制信号;采样端口P3连接在第一开关管K1的一端,用于采样第一开关管K1中流过的电流,获得采样信号,然后通过该采样信号对第一开关管K1输入的控制信号进行控制。优选地,第一开关管K1和第二开关管K2为N型MOS管、P型MOS管、NPN三极管、PNP三极管、晶闸管或者可控开关器件。优选地,第一电流采样器件为电阻或者电流互感器。此外,本专利技术还提供上述接触器节电控制电路的控制方法,技术方案如下:一种上述接触器节电控制电路的控制方法,其特征在于:当接触器工作于吸合阶段,第一控制端口P1输入控制信号控制第一开关管K1闭合,第二控制端口P2输入控制信号控制第二开关管K2闭合,接触器线圈电感电流流过大电流,实现接触器主触头快速闭合;当接触器工作于吸持阶段,第一控制端口P1输入控制信号控制第一开关管K1间歇式闭合和断开,第二控制端口P2输入控制信号控制第二开关管K2闭合,接触器线圈电感电流流过小电流,实现接触器主触头保持闭合,实现节能效果;当接触器工作于关断阶段,第一控制端口P1输入控制信号控制第一开关管K1断开,第二控制端口P2输入控制信号控制第二开关管K2断开,接触器线圈快速放电,能量返回电网,流过电流降为零,实现接触器主触头快速弹开。优选地,当接触器工作于吸合阶段和接触器工作于吸持阶段时,第一控制端口P1输入的控制信号为PWM信号,且接触器工作于吸合阶段时的占空比大于接触器工作于吸持阶段的占空比。在上述优选方案的基础上进一步地优选方案,当接触器工作于吸合阶段和接触器工作于吸持阶段时,第二控制端口P2输入的控制信号择一或者均为PWM信号,且该PWM信号与第一控制端口P1输入的PWM信号同步。优选地,当接触器工作于吸合阶段和接触器工作于吸持阶段时,第二控制端口P2输入的控制信号择一或者均为持续的高电平信号。优选地,当接触器工作于吸合阶段和接触器工作于吸持阶段时,第二控制端口P2输入的控制信号择一或者均为PWM与高电平混合的信号。优选地,当接触器工作于关断阶段,第一控制端口P1输入的控制信号和第二控制端口P2输入的控制信号均为持续的低电平信号。需要说明的是,上述“择一或者均”表示的含义是针对两个阶段,可以是任意一个阶段被选中,也可以是两个阶段均被选中。例如“当接触器工作于吸合阶段和接触器工作于吸持阶段时,第二控制端口P2输入的控制信号择一或者均为持续的高电平信号”表示的含义为“有三种情况:(1)当接触器工作于吸合阶段时第二控制端口P2输入的控制信号才为持续的高电平信号;(2)当接触器工作于吸持阶段时第二控制端口P2输入的控制信号才为持续的高电平信号;(3)当接触器工作于吸合阶段和接触器工作于吸持阶段时,第二控制端口P2输入的控制信号均为持续的高电平信号”。本专利技术的工作本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种接触器节电控制电路,其特征在于:包括第一开关管K1、第二开关管K2、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电流采样器件、正输入端口Vin+、负输入端口Vin-、第一控制端口P1、第二控制端口P2、采样端口P3、第一连接端口P4和第二连接端口P5;/n第二开关管K2的一端同时连接正输入端口Vin+和第一二极管D1的阴极,第二开关管K2的另一端同时连接第一连接端口P4和第二二极管D2的阴极;第一开关管K1的一端连接第一电流采样器件的一端,第一开关管K1的另一端同时连接第二连接端口P5和第一二极管D1的阳极;第一电流采样器件的另一端同时连接负输入端口Vin-和第二二极管D2的阳极;/n正输入端口Vin+用于连接电网的正端,负输入端口Vin-用于连接电网的负端;第一连接端口P4用于连接接触器线圈的一端,第二连接端口P5用于连接接触器线圈的另一端;控制端口P1用于为第一开关管K1输入控制信号,控制端口P2用于为第二开关管K2输入控制信号;采样端口P3连接在第一开关管K1的一端,用于采样第一开关管K1中流过的电流,获得采样信号,然后通过该采样信号对第一开关管K1输入的控制信号进行控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种接触器节电控制电路,其特征在于:包括第一开关管K1、第二开关管K2、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电流采样器件、正输入端口Vin+、负输入端口Vin-、第一控制端口P1、第二控制端口P2、采样端口P3、第一连接端口P4和第二连接端口P5;
第二开关管K2的一端同时连接正输入端口Vin+和第一二极管D1的阴极,第二开关管K2的另一端同时连接第一连接端口P4和第二二极管D2的阴极;第一开关管K1的一端连接第一电流采样器件的一端,第一开关管K1的另一端同时连接第二连接端口P5和第一二极管D1的阳极;第一电流采样器件的另一端同时连接负输入端口Vin-和第二二极管D2的阳极;
正输入端口Vin+用于连接电网的正端,负输入端口Vin-用于连接电网的负端;第一连接端口P4用于连接接触器线圈的一端,第二连接端口P5用于连接接触器线圈的另一端;控制端口P1用于为第一开关管K1输入控制信号,控制端口P2用于为第二开关管K2输入控制信号;采样端口P3连接在第一开关管K1的一端,用于采样第一开关管K1中流过的电流,获得采样信号,然后通过该采样信号对第一开关管K1输入的控制信号进行控制。


2.根据权利要求1所述的接触器节电控制电路,其特征在于:第一开关管K1和第二开关管K2为N型MOS管、P型MOS管、NPN三极管、PNP三极管、晶闸管或者可控开关器件。


3.根据权利要求1所述的接触器节电控制电路,其特征在于:第一电流采样器件为电阻或者电流互感器。


4.一种权利要求1至3任一项所述的接触器节电控制电路的控制方法,其特征在于:<...

【专利技术属性】
技术研发人员:王小亮王志燊周灿荣
申请(专利权)人:广州金升阳科技有限公司
类型:发明
国别省市:广东;44

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