全宽电压接触器控制器.pdf

本发明涉及一种全宽电压接触器控制器，其包括整流桥，PWM(脉冲宽度调制)强电流激磁开关管，PWM续流与分断开关管，电压采样电路，二极管1，二极管2，单片机，开关电源，单片机经电压采样电路检测到电源电压后，单片机根据电源电压的大小与不同工作状态，无须PWM控制电路和续流控制电路环节，通过二极管直接对开关管进行不同的PWM的频率与占空比的强激磁控制与续流、分断控制，吸持所需能量直接由电源提供，开关电源仅提供单片机所需微小能量，实现交直流接触器完全宽电压运行，并具有开关电源的容量很小，控制方便，成本低，节能，工作可靠稳定，应用性更强等特点。

权利要求书

全宽电压接触器控制器
技术领域
本发明涉及一种基于单片机与脉冲宽度调制(简称PWM)控制的全宽电压接触器控制器，属于接触器领域。
背景技术
目前文献中对接触器控制器已有许多论述，张培铭等在《电工电能新技术》2002年第4期发表的论文“智能交流接触器零电流分断控制技术”，
张培铭等为发明人的发明专利“一种智能交流接触器”(专利号为ZL00214192.2)介绍了经整流后采用微处理器控制主控元件使接触器起动，接触器起动结束后，关断主控元件，在要求开断接触器时，微处理器关断续流元件，陈丽辉2005年的硕士学位论文“可通信智能直流接触器的设计与研究”介绍了对于智能直流接触器采用单片机进行高电压强电流激磁起动控制，起动完成后进行接触器小电流激磁保持，在要求开断时经单片机控制关断小电流激磁，无论是交流接触器或直流接触器控制都采用直流控制方式，但是只能应用于某个电压等级，也就是只能实现在某个电压等级如220V或380V等的等级下宽电压波动的应用，不能实现交直流接触器真正完全宽电压控制，也就是不能应用于几个电压等级，如既可应用于220V等级宽电压波动，又可应用于380V等级宽电压波动，又可应用于110V等级宽电压波动等等，其主要的原因在于同一个电路无法实现不同电压等级下的起动控制，另外，由于接触器保持时所需能量由控制器内控制电源提供，造成控制电源的容量太大，提高了成本，不符合当前节能降耗的精神。
发明内容
本发明目的在于提供一种基于单片机与PWM控制的能够实现交直流接触器完全宽电压运行的全宽电压接触器控制器。
本发明的目的是这样实现的，它包括整流桥，PWM强电流激磁开关管，PWM续流与分断开关管，电压采样电路，二极管1，二极管2，单片机，开关电源，接触器线圈E；其特征在于；
电源的二端分别接整流桥的交流侧，整流桥的正端分别接PWM强电流激磁开关管的集电极或漏极、电压采样电路的输入端1与开关电源的输入端1，PWM强电流激磁开关管的发射极或源极分别与接触器线圈的一端、PWM续流与分断开关管的发射极或源极相接，整流桥的负端分别和开关电源的另一输入端2、电压采样电路的另一输入端2、接触器线圈的另一端、PWM续流与分断开关管的集电极或漏极相接，电压采样电路的二个输出端3和4分别接到单片机的二个输入端1和2，开关电源的二个输出端3和4分别与单片机的电源端6和7相接，单片机的一个输出口3与二极管1的阳极相接，二极管1的阴极与PWM强电流激磁开关管的控制极(基极或栅极)相接，单片机的另一个输出口5与二极管2的阳极相接，二极管2的阴极与PWM续流与分断开关管的控制极(基极或栅极)相接，单片机的第三个输出口4与PWM强电流激磁开关管的发射极或源极相接。
本发明与现有技术相比实现交直流接触器完全宽电压运行，并具有开关电源的容量很小，控制方便，成本低，节能，工作可靠稳定，应用性更强等特点。本发明控制器的单片机根据电源电压的大小，无须PWM控制电路和续流控制电路环节，通过二极管直接对开关管进行PWM强激磁控制与续流、分断控制，实现交直流接触器跨几个电压等级的真正宽电压控制，如交流接触器从24V到380V，直流接触器从24V到440V的真正完全宽电压控制，接触器吸持时改变PWM控制参数，实现节能运行，吸持所需能量不是由开关电源提供，而是由电源提供，而且开关电源仅提供单片机所需微小能量，大幅度减小了开关电源的容量，由于该控制器又没有PWM控制电路和续流控制电路环节，成本也大幅度降低。
附图说明
图1为本发明的电路示意框图。
图2为本发明实施一的电路示意框图。
图3为本发明实施二的电路示意框图。
图4为本发明实施三的电路示意框图。
图5为本发明实施例四的电路示意框图。
图6为本发明实施例五的电路示意框图。
图7为本发明实施例六的电路示意框图。
图8为本发明实施例七的电路示意框图。
图9为本发明实施例八的电路示意框图。
图10为本发明实施例九的电路示意框图。
其中：B为整流桥，C为PWM强电流激磁MOSFET开关管，F为PWM续流与分断MOSFET开关管，G为电压采样电路，D1为二极管1，D2为二极管2，D为二极管3，I为单片机，J为开关电源，A为电源，E为接触器线圈。
具体实施方式
由图1可知，电源A的二端分别接整流桥B的交流侧，整流桥B的正端分别接PWM强电流激磁开关管C的集电极或漏极、电压采样电路G的输入端1与开关电源J的输入端1，PWM强电流激磁开关管C的发射极或源极分别与接触器线圈E的一端、PWM续流与分断开关管F的发射极或源极相接，整流桥B的负端分别和开关电源J的另一输入端2、电压采样电路G的另一输入端2、接触器线圈E的另一端、PWM续流与分断开关管F的集电极或漏极相接，电压采样电路G的二个输出端3和4分别接到单片机I的二个输入端1和2，开关电源J的二个输出端3和4分别与单片机I的电源端6和7相接，单片机I的一个输出口3与二极管1D1的阳极相接，二极管1D1的阴极与PWM强电流激磁开关管C的控制极(基极或栅极)相接，单片机I的另一个输出口5与二极管2D2的阳极相接，二极管2D2的阴极与PWM续流与分断开关管F的控制极(基极或栅极)相接，单片机I的第三个输出口4与PWM强电流激磁开关管C的发射极或源极相接。
当单片机经电压采样电路检测到电源电压后，根据电源电压的大小，单片机无须PWM控制电路和续流控制电路环节，以不同的PWM的频率与占空比通过二极管直接控制PWM强电流激磁开关管工作，在PWM强电流激磁开关管关断时间接触器线圈电流通过PWM续流与分断开关管续流，实现全宽电源电压下的强激磁启动，在接触器启动完成后，由于所需保持能量很小，由单片机改变PWM的频率与占空比通过二极管直接控制PWM强电流激磁开关管工作，PWM续流与分断开关管仍然处于续流状态，使接触器线圈处于小功率状态，实现节能运行，吸持所需能量不是由开关电源提供，而是由电源提供，而且开关电源仅提供单片机所需微小能量，当单片机检测到接触器开断信号后，立即通过二极管直接关断PWM强电流激磁开关管与PWM续流与分断开关管，实现了快速分断，由于调节PWM的频率与占空比，实现交直流接触器完全宽电压运行，并具有开关电源的容量很小，控制方便，成本低，节能，工作可靠稳定，应用性更强等特点。
实施例一：
从图2可知，将所述的PWM强电流激磁开关管采用PWM强电流激磁IGBT开关管，将所述的PWM续流与分断开关管采用PWM续流与分断IGBT开关管(绝缘栅双极晶体管)。其他部分结构与实施例一相同。
实施例二：
从图3可知，将所述的PWM强电流激磁开关管采用PWM强电流激磁晶体三极管开关管，将所述的PWM续流与分断开关管采用PWM续流与分断晶体三极管开关管。其他部分结构与实施例一相同。
实施例三：
从图4可知，将所述的PWM强电流激磁开关管采用PWM强电流激磁MOSFET开关管，将所述的PWM续流与分断开关管采用PWM续流与分断MOSFET开关管(场效应管)。其他部分结构与实施例一相同。
值得一提的是，本发明的PWM强电流激磁开关管与PWM续流与分断开关管并不限定于上述实施例，其PWM强电流激磁开关管与PWM续流与分断开关管可以是IGBT或晶体三极管或MOSFET中的任意一种。例如图5、图6、图7、图8、图9、图10中的PWM强电流激磁开关管与PWM续流与分断开关管就是分别采用上述三种IGBT或晶体三极管或MOSFET的结构。
因此，本发明所述的PWM强电流激磁开关管与PWM续流与分断开关管可以是上述三种器件的任意一种。
以上所述仅为本发明的较佳实施例。本发明并不仅局限于上述三中器件。