电磁接触器的控制方法以及实现这种方法的电磁接触器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及电磁接触器的控制方法。本发明还涉及实现这种方法的电磁接触器。所述方法包括，为接触器（4）的电磁体（9）提供脉冲宽度调制（PWM）的供给信号，并且该供给信号具有标称频率（Fch）。所述方法还包括，改变至少一部分调制脉冲的周期（T），以减少传导电磁干扰，选择周期的变化，使得供给信号的频率（F）仍包括在包含标称频率（Fch）的给定频带（BF）内。
【专利说明】电磁接触器的控制方法以及实现这种方法的电磁接触器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于电磁接触器的控制方法。本发明还涉及实现这种方法的电磁接触器。
【背景技术】
[0002]电磁接触器包括电磁体，该电磁体通过控制电路供电，以产生电磁力驱使可动部件或磁芯运动，其中包括设计成关闭或打开电路的触点。
[0003]所述电磁体的控制信号可以是脉冲宽度调制(PWM)类型的信号，具有周期T和脉冲宽度τ。比率τ/T作为周期性比率。已知的是，对于给定频率的脉冲宽度调制(PWM)信号和给定的波形，改变所述周期性比率τ /T可以调节传输的能量。
[0004]在该情况下，已经指出的是，当控制电路在这种开关方式中工作时，会产生寄生信号(谐波)，由于输电线上的传导和辐射，其主要是通过开关负载产生的，这种不利的局面被来自于实际上由螺线管或电磁体构成的接触器的电荷加强了。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于解决全部或部分上述缺点。
[0006]为此目的，本发明涉及一种电磁接触器的控制方法，包括以下步骤:
[0007]-为接触器的电磁体提供脉冲宽度调制的供给信号，该信号具有标称频率，
[0008]-改变至少一部分的调制脉冲的周期，以减少传导电磁干扰，所述周期的改变被选择为使供电信号的频率仍包含在包括标称频率的给定频带内。
[0009]根据所述方法的一个方面，所述供电信号的脉冲宽度是变化的。
[0010]根据所述方法的一个方面，所述脉冲周期的变化是随机确定的。
[0011]根据所述方法的一个方面，所述脉冲周期的变化是使用确定性函数来确定的。
[0012]根据所述方法的一个方面，所述函数是线性或分段线性的。
[0013]根据所述方法的另一个方面，所述脉冲周期的变化是伪随机地确定的。
[0014]根据所述方法的一个方面，所述周期的变化是周期性的。
[0015]根据所述方法的一个方面，应用所述脉冲周期(T)的变化使得:
[0016]-在第一多个周期内上保持相同周期；
[0017]-在第二多个周期内修改周期值。
[0018]根据所述方法的一个方面，脉冲周期的变化被连续施加到每个周期。
[0019]根据所述方法的一个方面，考虑了一个界限，所述界限限定了在150kHz到30MHz的频带中的每个频率值可以接受的干扰限度。
[0020]根据所述方法的一个方面，所述电源信号频率的变化，例如，包括在O到2倍标称调制频率Fch之间，或根据另一示例在0.5倍和1.5倍标称调制频率Fch之间，等。
[0021]本发明还涉及一种电磁接触器，包括设置为执行前述方法步骤的控制电路。
[0022]根据本发明的一个方面，所述控制电路包括PWM装置，所述PWM装置设置为确定频率相对所述标称频率的变化。
[0023]根据本发明的一个方面，调制器包括用于产生随机值或伪随机值的装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]使用下面的描述和附图，本发明的其它特征和优点将得到更好的理解:
[0025]-图1:根据本发明的接触器的示意图；
[0026]-图2:根据现有技术的接触器的电磁体的PWM控制的曲线图；
[0027]-图3:由图2的控制曲线图所产生的寄生信号的测量曲线图；
[0028]-图4:根据本发明的一个实施例的接触器的电磁体的PWM控制的框图；
[0029]-图5:图4的实施例中所示的接触器的电磁体的PWM控制的测量曲线图；
[0030]-图6:图4和图5的控制方案产生的寄生信号的曲线图。
【具体实施方式】
[0031]图1示出了根据本发明的接触器的示意图。接触器4主要包括位于电源电路中的开关13或接触元件，以及配置在控制电源I上的控制电路5。控制电路5包括磁芯12或可动部件和电磁体9。磁芯12操纵开关13的控制杆。
[0032]控制电路5连接到控制电源I。当指令是由所述控制电源I发向接触器4的控制电路5时，电源I提取电流。为此，接触器4的控制电路5包括两个连接端子2和3，用于连接控制电源I。
[0033]为使用交流或直流电源，在端子2与第一端子10之间以及端子3与第二端子16之间连接整流器。
[0034]通过如MOS晶体管或双极型功率晶体管的电子开关7，将连接端子16经由控制电路5连接到接触器4的电磁体9的第二极化端子11。通过控制端8，如MOS晶体管的栅极或双极晶体管的基极，将所述电子开关7连接到PWM调制器6，所述PWM调制器6产生方波周期性比率信号，所述信号取决于期望传输到电磁体9的能量，以实现磁芯12的正确操纵和/或保持。
[0035]磁芯12操纵开关13的可动控制杆。开关13跨接在接触器的两个端子14和15上，目的是连接到待由接触器所控制的电源电路。这样的电源电路可以包括在相位P和中性线N之间的单相交流电源，以及包括如电机的负载C。
[0036]图2示出根据现有技术的脉冲宽度调制(PWM)控制闭合接触器的曲线图。该图显示了施加在电子开关7的控制电极上的控制信号U8的演变。方波信号是由N个时隙的重复构成，所述时隙具有持续时间(脉冲宽度)τ和周期Τ，其具有的周期性比率τ/Τ取决于电磁体的极化方案。例如，上部时隙表示电子开关7在其控制端子8连接到PWM调制器6时持续导通。这将导致在电磁体9的N个时隙序列期间传输某一平均能量。例如，可以假设，在开关13保持闭合的时间段，传输到电磁体9的能量呈现减少的值，从而减少电磁体9的热量。在这种情况下，通过调整图2中波形的脉冲边沿R的时刻，可以增加或减少导通持续时间τ。
[0037]根据现有技术，PWM调制器6包括产生确定时隙周期T的标称频率Fch的振荡器、包含代表导通持续时间τ的值的寄存器(registry)、以代表导通持续时间的值充电的仪表，以及频率高于标称频率Fch的振荡器。当仪表数值达到寄存器中的值时，锁存器使传导信号回落到零。其他相似的基于阶梯和电压比较的实现手段的技术是众所周知的。
[0038]然而，电子开关7的控制端子8上锯齿形信号U8的存在会生成大量的寄生信号，该寄生信号可能会干扰位于接触器4附近的电气和电子装置的运行。
[0039]因此，图3示出了在供电线路上寄生信号的发出量，所述寄生信号由PWM控制的接触器产生，所述PWM使用在图2中所出的控制律。电流谐波的振幅16作为频率的函数在半对数刻度图中示出。因此，已经示出了所产生的寄生信号的振幅的界限，包括由150kHz到500kHz的下降斜坡17，高于500kHz的恒定值18。
[0040]根据本发明，为了使寄生信号的振幅不超过所述界限，调制器6被设置成在至少一部分调制脉冲上改变周期T，以减少传导性的电磁干扰，周期T的变化被选择，使得电源信号频率F仍然包含在包括标称频率Fch的给定频带BF中。
[0041]根据一个实施例，脉冲频率的变化是围绕标称PWM调制频率Fch随机确定的，变化规律的参数被确定以减少频谱中的寄生信号的振幅。此处所述频谱确定为在150kHz到3 OMHz的频带内。
[0042]在本发明的方法中，针对用于将电子开关7切换到导通模式的N个时隙的序列，标称频率被确定以便根据期望的供电方案来确定传输到电磁体9的能量。然而，在此N个脉冲的持续期间内，不是保持这个标称的PWM调制频率Fch为常数，而是序列中每个脉冲的时间周期T=l/Fch通过变化值+a或-b改变。根据本发明，将随机变化的频率F或周期被确定以便通过开关电源开关7产生扩频。τ也是变化的，为保持τ/Τ的比率不变。
[0043]在第二多个周期内改变周期T和/或脉冲宽度τ之前，周期T和/或脉冲宽度τ在第一多个周期内可以是恒定的。
[0044]如图4中所示，所述PWM调制器6被设置为，使得:
[0045]-电路20确定合适的标称频率Fch，它尤其可以设定预定值存储在调制器的存储器中；
[0046]-电路22确定相对于标称频率Fch的频率F的变化；
[0047]-电路21应用频率F的变化，在电子开关7的控制端子8(图1)上产生PWM的复现。
[0048]当频率F的变化是完全确定的，例如，以一个或多个序列的形式，在150kHz到30MHz频带中，适合于减少寄生信号产生的振幅,变化序列{FK ;k}可被记录在顺序读取的存储器中，或计算得出并连续地生成。
[0049]当频率变化是随机的时，调制器6包括用于产生随机值的装置，例如，用于确定基于白噪声的随机值的装置。根据一个替代方案，频率的变化可以是伪随机的，调制器6包括用于产生装置伪随机值的装置，例如，使用一个表，该表包括对应于随机待选的值，然后特别周期性地从所述待选中选取出值。例如，随机确定32个值，然后这32个值的序列循环重复。
[0050]在一个示例性实施例中，使用图1的接触器，如上述图4的教导，在所述接触器中安装调制随机频率的PWM调制器。图5示出了 N个时隙的序列，其中的周期T由标称频率Fch=l/T确定，而标称频率由电路20确定。然而，随机的，N个编程脉冲序列中的至少一些周期具有可变的持续时间T+a;T-b，...T，于是根据本发明的接触器所产生的寄生信号得到了扩频。在一个实施例中，脉冲持续时间τ?，τ2，...，τ等于给定值。在另一个实施例中，所述周期(或频率)的变化+a，-b等是随机确定的。
[0051]图6示出了由图4和图5的控制方案产生的寄生信号的曲线图。产生的寄生信号的幅度的界限17、18和图3中显示的相同，其中使用了相同的附图标记。在从IOOkHz到IMHz的频带中，沿曲线19描绘了已测得的所述寄生信号的振幅，完全低于界限17，18。 [0052]根据所述方法的另一个实施例，可以使用确定性函数来确定脉冲的周期T的变化，尤其是使用线性或分段线性函数。
【权利要求】
1.一种电磁接触器的控制方法，所述方法包括以下步骤: -为接触器的电磁体(9)提供脉冲宽度调制(PWM)的供给信号，所述供给信号具有标称频率(Fch)， -改变至少一部分调制脉冲的周期(T)，以减少传导电磁干扰，所述周期的改变被选择以使得供给信号的频率(F)仍包含在包括标称频率(Fch)的给定频带(BF)内。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述供给信号的脉冲宽度(τ)是变化的。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述脉冲周期(T)的变化是随机确定的。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述脉冲周期(T)的变化是使用确定性函数来确定的。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述函数是线性或分段线性的。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述脉冲周期的变化是伪随机地确定的。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的方法，其中，所述周期的变化是周期性的。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，应用所述脉冲周期(T)的变化使得: -在第一多个周期内保持相同的周期(T); -修改第二多个周期内的周期(T)的值。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，脉冲周期(T)的变化被连续施加到每个周期。
10.一种电磁接触器，其包括控制电路(5)，所述控制电路(5)被设置为执行权利要求1到9中任一项所述的方法的步骤。
11.根据权利要求10所述的接触器，其中，所述控制电路(5)包括PWM装置(6)，所述装置被设置为确定(22)频率F相对所述标称频率(Fch)的变化。
12.根据权利要求11所述的接触器，其中，所述PWM(6)包括用于产生随机或伪随机值的装置。
【文档编号】H01H47/00GK103578852SQ201310342641
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年8月8日 优先权日:2012年8月8日
【发明者】克里斯·哈蒙德 申请人:Abb法国公司