交流接触器的控制器及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及低压电器技术领域，更具体地说，涉及交流接触器的控制技术。
【背景技术】
[0002]交流接触器的电子控制技术大多以单片机或分立元器件搭建的控制电路为核心，通过PWM控制方式，驱动交流接触器的电磁铁可靠吸合、保持或者释放，总体的技术参数需要符合GB14048.4标准中的规定的要求，并达到节能目的。
[0003]申请号为CN201210196762.4，公开号为CN102709118A，题为“一种交流接触器的节能器”的中国专利申请揭示了一种交流接触器的节能器，包括与交流接触器相连的外围电路和与外围电路相连的信号处理器；信号处理器包括比较电路、过零检测电路、脉宽调制电路、选择电路、低压检测电路和信号合成电路。CN102709118A所揭示的节能器仅能对不同控制电压下，电磁铁保持阶段的小电流的PWM脉冲宽度进行可调控制，而在吸合阶段，PWM脉冲宽度不可调，仅通过若干个固定工频脉冲驱动电磁铁吸合动作，无法控制吸合电流幅值及动态特性，对接触器吸合特性有较大影响，特别不适用于频繁操作的情况，既影响接触器寿命又不利于节能；此外，其保持阶段的小电流的PWM频率固定为工频信号，虽能保证20ms时间级别的保持电流相对恒流，但20ms内的小电流动态变化范围较大，且所属工作频率段属于人耳可接收范围内，无法进一步降低接触器运行时的噪声，对接触器寿命也有一定影响；而且，其无法实现控制电压宽范围自动调节，故无法应用于控制电压波动较大的场合，同时为满足不同控制电压使用需求，需要匹配参数配置不同的节能器和线圈，增加了产品型号，相应增加了管理成本和仓储备货成本。
[0004]申请号为CN201210530495.X，公开号为CN103021735A，题为“具有高速脉宽调制功能的交流接触器智能控制模块”的中国专利申请揭示了一种具有高速脉宽调制功能的交流接触器智能控制模块，包括一 AC/DC电源，该AC/DC电源依次经整流滤波电路、电力电子开关为交流接触器线圈供电；其还包括一电压采样电路、单片机控制系统、双路DA转换电路、锯齿波发生电路、方波时钟信号、高速脉宽调制器、自举电路、补偿电路、切换点检测电路、霍尔电流传感器、续流电路、低压保持回路以及恒压/恒流自动切换电路。CN103021735A所揭示的电磁铁吸合与保持阶段采取两种完全不同的控制策略，吸合阶段经由电流反馈回路，采用PWM控制方式，通过霍尔电流传感器检测线圈电流，单片机通过电流反馈信号控制调节线圈激磁电流；吸合过程结束后，其通过一触发切换点检测电路切换到低压保持回路，为保持阶段的电磁铁线圈直接提供直流电源进而驱动电磁铁工作。如此，为实现接触器正常工作，并达到大电流吸合小电流保持的节能目的，整个控制模块不光采用吸合、保持两套控制回路，还增加了霍尔电流传感器电路、触发切换点检测电路等可观的硬件电路及软件开销，不但增加了成本而且占用了更多的空间，特别不利于较小电流规格接触器的应用，使用局限性较大；而对于大电流规格接触器，由于线圈保持所需能量大，上述低压保持回路为提供足够的能量使接触器处于保持状态，需要足够大的容量以输出一定的功率，进一步增加了成本。
[0005]此外，上述的现有技术方案中在电磁铁线圈线路中设置了续流电路,在大电流规格的接触器上，由于线圈电感量大，续流电路的存在使接触器在释放过程中线圈电流变化过于缓慢，使得释放的过程变长，严重影响接触器释放性能。
【发明内容】
[0006]本发明旨在提出一种交流接触器的控制器及控制方法。
[0007]根据本发明的一实施例，提出一种交流接触器的控制器，包括:
[0008]滤波整流电路，连接到外部交流电，对外部交流电进行滤波整流；
[0009]电磁铁组件，由滤波整流电路的输出驱动，执行吸合、保持或释放的动作；
[0010]功率管电路，连接到电磁铁组件；
[0011]微控制器，连接到功率管电路，微控制器向功率管电路输出控制信号，功率管电路根据控制信号导通或关断，以控制电磁铁组件执行吸合、保持或释放的动作；
[0012]该控制器还包括:
[0013]电压控制环，电压控制环向微控制器提供电压反馈信号，微控制器依据电压反馈信号产生所述控制信号并将控制信号输出给功率管电路，其中在电磁铁组件的吸合和保持的过程中，控制信号是具有不同占空比的PWM控制信号，该具有不同占空比的PWM控制信号使得在电磁铁组件在吸合和保持的过程中电流不超过预定的电流阈值；
[0014]电流控制环，电流控制环向微控制器提供电流反馈信号，在电流控制环检测到超过电流阈值的过流电流时，微控制器关断功率管电路。
[0015]在一个实施例中，该控制器还包括切换电路，切换电路根据不同的阶段调节电流阈值:
[0016]在电磁铁组件的吸合阶段，切换电路设置第一电流阈值；
[0017]在电磁铁组件的保持阶段，切换电路设置第二电流阈值；
[0018]第一电流阈值大于第二电流阈值。
[0019]在一个实施例中，该控制器还包括PLC控制模块，PLC模块在使能时向微控制器输出PLC控制信号，微控制器依据PLC控制信号控制功率管电路，以控制电磁铁组件执行吸合、保持或释放的动作。
[0020]在一个实施例中，电磁铁组件包括电磁铁线圈、续流电路和去磁电路；
[0021]续流电路连接到电磁铁线圈，在电磁铁线圈的吸合阶段和保持阶段，续流电路工作，维持电磁铁线圈中的电流；
[0022]去磁电路连接到电磁铁线圈，在电磁铁线圈的释放阶段,去磁电路工作,去磁电路利用电磁铁线圈两端电流不能突变的特性，抬高电磁铁线圈两端的电压，使得电磁铁线圈能量快速耗散。
[0023]在一个实施例中，该交流接触器的控制器包括:
[0024]滤波模块，外部交流电流连接到滤波模块的输入端；
[0025]整流模块，整流模块的输入端连接到滤波模块的输出端；
[0026]电磁铁线圈、续流电路、去磁电路，电磁铁线圈的第一端连接到整流模块的输出端，电磁铁线圈的第二端连接到续流电路和去磁电路的输入端，续流电路和去磁电路的输出端连接到电磁铁线圈的第一端；
[0027]功率M0S管和M0S管驱动装置，功率M0S管的源极连接到电磁铁线圈的第二端，M0S管驱动装置的输出端连接到功率M0S管的栅极；
[0028]切换电路，切换电路的输入端连接到功率M0S管的漏极，切换电路的输出端连接到整流模块；
[0029]电压检测装置，电压检测装置的输入端连接到整流模块的输出端，电压检测装置的输出端输出电压反馈信号；
[0030]电流检测装置，电流检测装置的输入端连接到功率M0S管的漏极，电流检测装置的输出端输出电流反馈信号；
[0031]PLC控制模块，PLC控制模块的输入端接收逻辑控制信号，PLC控制模块的输出端输出PLC控制信号；
[0032]微控制器，微控制器接收来自电压检测装置的电压反馈信号、来自电流检测装置的电流反馈信号和来自PLC控制模块的PLC控制信号，微控制器向去磁电路、M0S管驱动电路和切换电路输出控制信号；
[0033]电源模块，电源模块的输入端连接到整流模块的输出端，电源模块为去磁电路、M0S管驱动装置、电流检测装置、电压检测装置、微控制器和PLC控制模块提供直流电源。
[0034]在一个实施例中，滤波模块的输入端具有两个输入端子，外部交流电通过该两个输入端子输入到滤波模块。
[0035]在一个实施例中，电源模块输出具有不同电压的直流电源，其中，
[0036]电源模块为去磁电路提供的直流电源为15V ；
[0037]电源模块为M0S管驱动装置提供的直流电源为12V ；
[0038]电源模块为电流检测装置、电压检测装置、微控制器和PLC控制模块提供的直流电源为5V。
[0039]在一个实施例中，PLC控制模块包括一个与门，与门的一个输入端为使能端，与门的另一个输入端为控制端，控制端通过隔离电路接收外部的控制信号；
[0040]在使能端使能时，控制端接收的控制信号通过隔离电路输入到与门中，使能端的信号和控制端的信号经过与门运算后由与门的输出端输出，与门的输出端作为PLC控制模块的输出端输出PLC控制信号。
[0041]在一个实施例中，微控制器的第一输入管脚连接到电压检测装置的输出端，第一输入管脚接收电压反馈信号；微控制器的第二输入管脚连接到电流检测装置的输出端，第二输入管脚接收电流反馈信号；微控制器的第三输入管脚连接到PLC控制模块的输出端，第三输入管脚接收PLC控制信号；微控制器的第一输出管脚连接到去磁电路的控制端，第一输出管脚输出去磁控制信号；微控制器的第二输出管脚连接到M0S管驱动装置的控制端，第二输出管脚输出M0S管驱动信号；微控制器的第三输出管脚连接到切换电路的控制端，第三输出管脚输出切换控制信号。
[0042]根据本发明的一实施例，提出一种交流接触器的控制方法，包括
[0043]对外部交流电进行滤波整流，经滤波整流后的输出驱动电磁铁组件；
[0044]由微控制器控制功率管电路的导通或关断，通过功率管电路的导通或关断使得电磁铁组件执行吸合、保持或释放的动作；
[0045]采样电压反馈信号，微控制器依据电压反馈信号产生控制信号来控制功率管电路，使得电磁铁组件执行吸合、保持或释放的动作，其中在电磁铁组件的吸合和保持的过程中，所述控