一种用于永磁接触器的控制电路及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及永磁接触器领域，尤其涉及一种用于永磁接触器的控制电路及方法。
【背景技术】
[0002]永磁接触器是利用磁极同性相斥、异性相吸的原理，用永磁驱动机构取代传统的电磁铁驱动机构而形成的一种微功耗接触器。因安装在接触器磁轭上的永磁铁的极性是固定不变的，而固定在磁轭内部的线圈在外来控制信号作用下，产生驱动磁场，驱动磁场在闭合阶段与永磁体磁场方向相同，使动铁芯向下运动；断开时与永磁体磁场方向相反，使动铁芯从吸合位置向上运行，从而使接触器的主触头达到吸合、保持与释放的目的。
[0003]采用永磁保持电子控制的方式来实现电磁式接触器的所有功能，其主要优点为结构简单、零部件少、无噪音、受电网电压波动影响小，然而永磁接触器由于工作原理的限制，在设计上存在先天性的缺陷:一方面，当控制模块或控制电路上的可控器件(MOS管等)出现故障时，或者在线圈出现故障、失电的条件下，永磁接触器无法正常分断，对主供电回路失去控制能力，对工业生产乃至整个配电网的安全带来重大的安全隐患；另一方面，在断电的情况下，永磁体保持紧密闭合，手动很难使永磁接触器的触头分开，必须接通电源才能使触头分开，这样在永磁接触器的安装、调试以及测试过程中均极为不便。
【发明内容】
[0004]本发明实施例的所要解决的技术问题在于，提供一种用于永磁接触器的控制电路及方法，可以在永磁接触器无法正常分断时，快速及便捷的控制永磁接触器动静铁芯分断，实现降低生产过程中产生的安全隐患的目的。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种用于永磁接触器的控制电路，其在设有脱扣器的永磁接触器上实现，包括正常控制电路以及与所述脱扣器相连的强制分断控制电路；其中，
所述正常控制电路的第一端外接交流电源，第二端与所述永磁接触器的线圈相连，第三端与所述强制分断控制电路的第三端相连，用于在交流电导通时，根据所产生的电平值高于预设阈值的当前电压信号，生成闭合指令，使得经所述线圈的电流产生的磁场与所述永磁接触器永磁体产生的磁场同向，实现所述永磁接触器动铁芯和静铁芯的闭合；在交流电断开后，根据所产生的电平值低于预设阈值的当前电压信号，生成分断指令，使得经所述线圈的电流产生的磁场与所述永磁接触器永磁体产生的磁场反向，实现所述永磁接触器动铁芯和静铁芯的分断；
所述强制分断控制电路的第一端外接所述交流电源，第二端与所述脱扣器相连，用于在交流电断开的瞬间，获取到所述正常控制电路产生的当前电压信号的电平值为O时，启动延时，待预设的延时时间过后，检测到所述永磁接触器动铁芯和静铁芯继续保持吸合状态，则启动所述脱扣器强制脱扣，实现所述永磁接触器动铁芯和静铁芯的分断。
[0006]其中，所述正常控制电路包括AVR单片机、供电与电压检测电路、储能电路以及线圈控制电路；其中，
所述供电与电压检测电路的第一端外接所述交流电源，第二端与所述储能电路的一端相连，第三端与所述AVR单片机的输入端及所述强制分断控制电路的第三端相连，用于在交流电导通时，将交流电转变成直流电进行供电及检测，并输出所述电平值高于预设阈值的当前电压信号；在交流电断开后，由所述储能电路进行供电及检测，并输出所述电平值低于预设阈值的当前电压信号；
所述AVR单片机的输出端与所述线圈控制电路的第一输入端相连，用于当获取到所述供电与电压检测电路输出的当前电压信号的电平值高于所述预设阈值时，生成闭合指令；当获取到所述供电与电压检测电路输出当前电压信号的电平值低于所述预设阈值时，生成分断指令；
线圈控制电路的第二输入端与所述储能电路的另一端相连，输出端与所述线圈相连，用于在获取到所述AVR单片机输出的闭合指令时，使得经所述线圈上的电流产生的磁场与所述永磁接触器永磁体产生的磁场同向，实现所述永磁接触器动铁芯和静铁芯的闭合；在获取到所述AVR单片机输出的分断指令时，由所述储能电路反向供电，使得经所述线圈上的电流产生的磁场与所述永磁接触器永磁体产生的磁场反向，实现所述永磁接触器动铁芯和静铁芯的分断；
所述储能电路，用于在交流电导通时，充电储能；以及在交流电断开时，输出直流电进行供电。
[0007]其中，所述供电与电压检测电路包括第一整流桥和第一滤波电容；其中，
所述第一整流桥的第一端与所述交流源相连，第二端与所述储能电路的一端相连，第三端与所述第一滤波电容的一端相连；
所述第一滤波电容的另一端与所述AVR单片机的输入端及所述强制分断控制电路的第三端相连。
[0008]其中，所述AVR单片机包括I至8个引脚，其中，
所述AVR单片机的引脚I与复位键相连；
所述AVR单片机的引脚2与所述供电与电压检测电路的第三端相连；
所述AVR单片机的引脚4为接地；
所述AVR单片机的引脚5与内部工作电源相连；
所述AVR单片机的引脚6连接到所述线圈控制电路中的SCK端，用于控制所述线圈控制电路中第四MOS管的开关；
所述AVR单片机的引脚7连接到所述线圈控制电路中的CONl端，用于控制所述线圈控制电路中第一 MOS管及第三MOS管的开关；
所述AVR单片机的引脚8连接到所述线圈控制电路中的C0N2端，用于控制所述线圈控制电路中第二 MOS管的开关。
[0009]其中，所述强制分断控制电路包括超级电容供电及延时电路和触头电压检测及脱扣器控制电路；其中，
所述超级电容供电及延时电路的第一端外接所述交流电源，第二端与所述触头电压检测及脱扣器控制电路的第一端相连，第三端与所述正常控制电路的第三端相连，用于在交流电导通时，进行充电储能，将所述获得的当前电压信号转变成低电平信号输出；在交流电断开的瞬间，确定所述获得的当前电压信号的电平值变为O时，启动延时，待预设的延时时间过后，输出高电平信号；在交流电断开后，输出直流电进行供电，并将所述获得的当前电压信号转变成低电平信号输出；
所述触头电压检测及脱扣器控制电路的第二端与所述永磁接触器辅助触头相连，第三端与所述脱扣器相连，用于当获取到所述超级电容供电及延时电路输出的低电平信号时，保持所述脱扣器当前状态不变；当获取到所述超级电容供电及延时电路输出的高电平信号，且检测到所述永磁接触器辅助触头两端的电压不为O时，确定所述永磁接触器动铁芯和静铁芯继续保持吸合状态，则进一步启动所述脱扣器强制脱扣，实现所述永磁接触器动铁芯和静铁芯的分断。
[0010]其中，所述超级电容供电及延时电路包括超级电容供电电路和延时电路；其中， 所述超级电容供电电路包括变压器、第二整流桥和第二电容；其中，所述变压器的输入端外接所述交流电源，用于将交流电转变成直流电；所述第二整流桥的两端分别连接所述变压器的输出端和第二电容的一端之间，用于将经所述变压器处理的直流电进行整流；所述第二电容的另一端外接所述延时电路的输入端，用于在交流电导通时，进行充电储能；以及在交流电断开时，输出直流电进行供电；
所述延时电路包括光耦、延时装置和第一比较器，其中，所述光耦中的发光器的正极与所述正常控制电路的第三端相连，负极接地；所述光耦中的受光器的输入端与所述第二电容的另一端及所述延时装置的输入端相连，输出端与所述第一比较器负极输入端相连；所述延时装置的另一端与第一比较器的正极输入端相连，用于当所述光耦不导通时，启动延时；所述第一比较器的输出端为所述延时电路的输出端，其与所述触头电压检测及脱扣器的第一端相连，用于当所述光耦导通时，输出低电平信号；当所述光耦不导通时，待所述延时装置中预设的延时时间过后，输出高电平信号。
[0011]其中，所述延时装置包括延时电容。
[0012]其中，所述触头电压检测及脱扣器控制电路包括所述触头电压检测电路和脱扣器控制电路；其中，
所述触头电压检测电路包括由第一电阻、第一分压电阻、第二分压电阻与所述永磁接触器辅助触头相连构成的回路，以及由第二运算器、第二电阻、第三电阻、第四电阻及第五电阻构成的减法电路；其中，所述回路用于在所述动铁芯和静铁芯吸合时使得第一电阻两端产生电压，在所述动铁芯和静铁芯断开时使得第一电阻两端的电压为O;所述减法电路用于将第一电阻两端的差分电压转换成对地电压；
所述脱扣器控制电路包括第五晶体管和第六晶体管；所述第六晶体管的栅极与所述第一比较器的输出端相连，源极与所述第二运算器的输出端相连，漏极与所述第六晶体管的栅极相连，用于当获取到低电平信号时，断开所述第六晶体管导通；当获取到高电平信号时，实现所述第六晶体管导通；所述第六晶体管的源极与所述脱扣器的线圈相连，漏极接内部工作电源，用于在所述第五晶体管导通时，导通所述脱扣器的线圈，启动所述脱扣器强制脱扣，实现所述永磁接触器动铁芯和静铁芯的分断。
[0013]本发明实施例还提供了一种用于永磁接触器的控制方法，其在设有前述的电路及脱扣器的永磁接触器上实现，所述方法包括:
在交流电导通时，根