用于串联电容式交流接触器的防晃电装置及其控制方法_2

文档序号:9219270阅读:来源:国知局
储能模块;4、半桥斩波电压输出控制单元;5、驱动单元;6、交流接触器电路;L、火线;N、零线;TA、电流变换器;TV、电压变换器;R1、第一电阻;R2、第二电阻;L1、第一线圈山1_1、第一动断开关;L2、第二线圈;L2_1、第一动合开关;L2_2、第二动合开关;S1、第一电子开关;S2、第二电子开关;S3、第三电子开关;S4、第四电子开关;S5、第五电子开关;Csuper、超级电容;D1、第一二极管;D2、第二二极管。
【具体实施方式】
[0030]下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
[0031]请参阅图1至图7所示,本发明用于串联电容式交流接触器的防晃电装置包括模拟量采集单元1、交直流电源切换控制单元2、电能转换及储存单元3、半桥斩波电压输出控制单元4、中央控制单元和驱动单元5,所述模拟量采集单元I和所述电能转换及储存单元3分别接入交流电,所述模拟量采集单元I与所述中央控制单元电性连接,所述电能转换及储存单元3分别与所述中央控制单元和所述半桥斩波电压输出控制单元4电性连接以提供电能,所述交直流电源切换控制单元2连接在所述模拟量采集单元I与交流接触器电路6之间,所述驱动单元5连接在所述中央控制单元和所述交直流电源切换控制单元2之间,所述半桥斩波电压输出控制单元4与所述交直流电源切换控制单元2电性连接。
[0032]其中,所述中央控制单元包括微处理器及其外围电路,所述交流电包括火线L和零线N,所述模拟量采集单元I包括电流变换器TA、电压变换器TV和第一电阻Rl,所述电流变换器TA串联在所述火线L上,所述电压变换器TV与所述第一电阻Rl串联连接在所述火线L和所述零线N之间。
[0033]所述电能转换及储存单元3包括AC/DC电源模块、第一 DC/DC电源模块、第二 DC/DC电源模块和储能模块301,所述AC/DC电源模块分别与所述第一 DC/DC电源模块、所述第二 DC/DC电源模块和所述储能模块301电性连接,所述储能模块301分别与所述第一 DC/DC电源模块和所述第二 DC/DC电源模块电性连接。所述储能模块301包括可充电电池或超级电容Csuper。在本实施例中,所述AC/DC电源模块将交流电转换成14V直流电,14V直流电经过所述第一 DC/DC电源模块转换成96V直流电给所述半桥斩波电压输出控制单元4供电,14V直流电经过所述第二 DC/DC电源模块转换成5V直流电给所述中央控制单元供电。
[0034]在本实施例中,所述储能模块301与所述AC/DC电源模块连接有第一二极管Dl,所述第一二极管Dl的阳极与所述AC/DC电源模块的直流电压输出端连接,第一二极管Dl的阴极与第一 DC/DC电源模块的电源输入端连接,所述储能模块301由超级电容Csuper、第二二极管D2和第二电阻R2组成,所述第二二极管D2和第二电阻R2并联连接,所述超级电容Csuper的第一端与第二二极管D2的阳极连接,所述超级电容Csuper的第二端接地,第二二极管D2的阴极与所述第一二极管Dl的阴极连接。
[0035]所述防晃电装置包括第一继电器和第二继电器,所述第一继电器包括第一线圈LI和第一动断开关Ll_l,所述第二继电器包括第二线圈L2、第一动合开关L2_l和第二动合开关 L2_2。
[0036]在本发明中,所述交直流电源切换控制单元2包括所述第一动断开关Ll_l、所述第一动合开关L2_l、所述第二动合开关L2_2、第一电子开关S1、第二电子开关S2和第三电子开关S3,所述第一至第三电子开关S3均包括第一接线端、第二接线端和控制端,所述第一动断开关Ll_l串联在所述火线L上,所述第一电子开关SI与所述第一动断开关Ll_l并联连接,所述第一动断开关Ll_l的第一端与所述模拟量采集单元I连接,所述第二电子开关S2与所述第一动合开关L2_l串联连接在所述第一动断开关Ll_l的第二端与所述半桥斩波电压输出控制单元4的第一接线端之间,所述第三电子开关S3与所述第二动合开关L2_2串联连接在所述零线N与所述半桥斩波电压输出控制单元4的第二接线端之间。
[0037]所述半桥斩波电压输出控制单元4包括第四电子开关S4、第五电子开关S5和脉冲宽度调制驱动电路,所述第四电子开关S4和所述第五电子开关S5均包括第一接线端、第二接线端和控制端,所述第四电子开关S4的第一接线端与所述第一 DC/DC电源模块连接,所述第四电子开关S4的第二接线端与所述第五电子开关S5的第一接线端连接,所述脉冲宽度调制驱动电路的信号输入端与所述中央控制单元连接,所述脉冲宽度调制驱动电路的信号输出端分别与所述第四电子开关S4、所述第五电子开关S5的控制端连接,其中,所述第四电子开关S4的第二接线端形成所述半桥斩波电压输出控制单元4的第一接线端,所述第五电子开关S5的第二接线端形成所述半桥斩波电压输出控制单元4的第二接线端。
[0038]所述驱动电路包括继电器驱动电路、所述第一线圈L1、所述第二线圈L2和电子开关驱动电路,所述电子开关驱动电路的信号输入端与所述中央控制单元连接,所述电子开关驱动电路的信号输出端分别与所述第一电子开关S1、第二电子开关S2和所述第三电子开关S3的控制端连接,所述继电器驱动电路的信号输入端与所述中央控制单元连接,所述继电器驱动电路的信号输出端分别与所述第一线圈LI的第一端、所述第二线圈L2的第一端连接,所述第一线圈LI的第二端和所述第二线圈L2的第二端接地。
[0039]如图3所示,当交流接触器电路6通电时,所述线圈KM通电,线圈KM对应的动断开关断开,电容Cs接入电路中,线圈KM对应的动合开关闭合,负载电路接通。当交流电发生晃点时,所述储能模块301能够给所述第一 DC/DC电源模块和第二 DC/DC电源模块供电,所述第一 DC/DC电源模块能够给所述交流接触器电路6供电,所述第二 DC/DC电源模块给所述中央控制单元供电。
[0040]本发明所述防晃电装置的控制方法包括以下步骤:
[0041]a)进行系统初始化;
[0042]b)准备阶段:检测并计算所述交流电的交流电压和交流回路的交流电流,检测储能模块301是否充好电,根据所述交流电压和交流电流计算得出所述半桥斩波电压输出控制单元4的电压输出占空比,控制所述驱动单元5工作;
[0043]c)监视阶段:检测所述交流电是否晃电,即所述交流电压是否突然跌落且所述交流电流是否突然增大,若晃电,控制所述驱动电路、所述半桥斩波电压输出控制单元4工作,启动所述交直流电源切换控制单元2,给所述交流接触器电路6切入直流电;
[0044]d)切换阶段:检测异常的交流电压和交流电流是否在预先设定好的晃电维持时间内恢复正常,若恢复正常启动重启延时,给所述交流接触器电路6切入交流电,若未恢复正常启动释放延时,使所述交流接触器电路6断电;
[0045]e)转至步骤b)。
[0046]其中所述准备阶段的控制过程如图5所示,所述模拟量采集单元I通过电压变换器TV及电流变换器TA将控制回路的电压和电流转换成小电压信号,即交流电压uac和交流电流iac,并将交流电压uac和交流电流iac输送至所述中央控制单元,通过中央控制单元内的模数转换电路转换为数字信号,经过微处理器的算法计算出电源端电压和接触器运行时电流的大小,判断电源端电压和接触器运行时电流是否均大于设定值,若否,则将准备标志设置为FALSE,若是,则判断准备准备标志是否为TRUE,若为TRUE则准备阶段完成,若不为TRUE则判断超级电容Csuper是否充满电,若未充满则将准备标志设置为FALSE,若充满则判断直流电压是否计算完毕并设置好占空比,若否,则将准备标志设置为FALSE,若是,则驱动SI导通,驱动所述第一动断开关Ll_l断开,驱动所述第一动合开关L2_
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