CN107068488A - 新型电流源式接触器防晃电装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种新型电流源式接触器防晃电装置及其控制方法，包括：电源及储能控制与测量单元；直流电流的电流源输出控制单元；母线电压与接触器电流测量单元；交直流切换及EMC抑制单元；用于人工操作的人机交互单元；核心处理单元；核心处理单元分别与电源及储能控制与测量单元、电流源输出控制单元、母线电压与接触器电流测量单元、交直流切换及EMC抑制单元和人机交互单元电性连接。本发明无需设定接触器参数与外部调节，自动匹配接触器直流维持电流和交流维持电流大小；无需考虑直流维持时是否与接触器的直流电阻是否匹配导致的电流过大或过小；在负载完全短路的情况下也可保证直流输出电流大小。

Description

新型电流源式接触器防晃电装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种新型电流源式接触器防晃电装置及其控制方法。

背景技术

交流接触器通常用于交流电路中，其利用线圈流过的电流产生磁场，从而使触头闭合，以达到控制负载电器的目的。通电后，线圈会产生强大的磁场，使电磁***中的静铁芯产生电磁吸引衔铁，并带动触头做出开关或闭合的动作，断电时，磁力消失，触头又恢复到原样：常闭则闭合，常开则开。传统的交流接触器电路在使用的过程中，由于供电***的不稳定会发生晃点出现瞬间失压的现象，导致接触器在运行时突然释放，影响了负载电路的安全稳定运行，给连续生产型企业带来了巨大的经济损失和安全隐患。

为了解决这一技术问题，现有技术在发生晃电时利用切换电路切入直流电，直流电通过电压输出控制电路控制输出电压给接触器线圈供电，针对不同的接触器提供大小不同的输出电压。电压输出控制电路目前有两种，一种为微处理器自动调节，一种是提供外部短接方式进行调节。其中微处理器自动调节，需要输入接触器电阻，通过接触器电阻与接触器运行电流的乘积换算出输出电压，微处理器调节出与其对应的电压进行输出；外部短接调节是通过特定电路，通过外部端子或调节按钮，使输出的电压为设定的输出电压，来匹配接触器。晃电结束后，再关断直流电输出，利用切换电路切换到交流供电。

现有技术具有以下缺点：采用电压输出方式，很难获得接触器直流维持时对应的电压大小。接触器直流维持时主要决定是电流，要想获得直流电压必须输入接触器的直流电阻，并再用交流电流乘以电阻来间接获得输出电压。接触器的直流电阻必须实际测量获得，因此加大了工作量。接触器电阻如果设定错误或未设置，会导致接触器输出的电压与接触器需要的维持直流电压不匹配。输出直流电压过大会导致接触器烧毁或装置损坏，输出直流大小过小，导致晃电时接触器无法靠直流吸合，导致接触器释放。电压调节输出方式，在接触器线圈短路时，由于输出电流过大极易导致装置直流电压输出烧毁。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够采用可控电流源提供晃电时的接触器维持电流，自动匹配接触器直流维持电流和交流维持电流的新型电流源式接触器防晃电装置及其控制方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种新型电流源式接触器防晃电装置，其与接触器配合使用，其包括：

用于提供电能和储存电能的电源及储能控制与测量单元；

用于控制输出与接触器相匹配的直流电流的电流源输出控制单元；

用于监测母线电压值及接触器的工作电流值的母线电压与接触器电流测量单元；

用于切换接触器线圈的供电电源的交直流切换及EMC抑制单元；

用于人工操作的人机交互单元；

用于控制整个装置运行的核心处理单元；

所述核心处理单元分别与所述电源及储能控制与测量单元、电流源输出控制单元、母线电压与接触器电流测量单元、交直流切换及EMC抑制单元和人机交互单元电性连接。

优选的，所述核心处理单元包括微处理器及其***电路。

优选的，所述电源及储能控制与测量单元包括AC/DC电源模块、超级电容快速充电电路、超级电容和DC/DC电源模块；所述AC/DC电源模块的输入端接入市电，所述AC/DC电源模块的输出端与第一二极管的阳极连接，第一二极管的阴极分别与第二二极管的阴极、所述超级电容快速充电电路的输入端及所述DC/DC电源模块的输入端连接，所述DC/DC电源模块的输出端和所述DC/DC电源模块的接地端分别与所述核心处理单元电性连接，所述超级电容快速充电电路的输出端与第二二极管的阳极连接，超级电容快速充电电路的输出端与第一电阻的第一端连接，第一电阻的第二端与超级电容快速充电电路的接地端之间连接有第二电阻，第一电阻的第二端还与所述核心处理单元电性连接；超级电容快速充电电路的输出端与超级电容快速充电电路的接地端之间还连接有所述超级电容，所述超级电容包括依次串联连接的第一至第七超级电容，其中第一超级电容的正极与超级电容快速充电电路的输出端连接，第七超级电容的负极与超级电容快速充电电路的接地端连接，所述超级电容快速充电电路的接地端与AC/DC电源模块的接地端连接，所述超级电容快速充电电路的接地端与接触器线圈的第一接线端之间连接有熔断器。

优选的，所述母线电压与接触器电流测量单元包括电压变送器和电流变送器，所述电压变送器包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈串联连接在母线上，第二线圈的第一端与微处理器连接，第二线圈的第二端接地，第二线圈与第三电阻并联连接；所述电流变送器包括第三线圈和第四线圈，第三线圈的第一端与微处理器连接，第三圈的第二端接地，第三线圈与第四电阻并联连接。

优选的，所述电流源输出控制单元包括第一直流变换电源、第二直流变换电源、第一至第三三极管、第四至第六二极管和第一至第三恒流控制电路，第一直流变换电源、第二直流变换电源的输入端分别与第一二极管的阴极连接，第一直流变换电源的输出端分别与第一三极管的集电极、第二三极管的集连接，第二直流变换电源的输出端与第三三极管的集电极连接，第一至第三三极管的基极分别与核心处理单元电性连接，第一三极管的发射极与第一恒流控制电路的输入端连接，第一恒流控制电路的输出端与第六二极管的阳极连接，第二三极管的发射极与第二恒流控制电路的输入端连接，第二恒流控制电路的输出端与第五二极管的阳极连接，第三三极管的发射极与第三恒流控制电路的输入端连接，第三恒流控制电路的输出端与第四二极管的阳极连接，第四至第六二极管的阴极相互连接。

优选的，所述交直流切换及EMC抑制单元包括EMC抑制及抗干扰电路、第一场效应管、第二场效应管、第一继电器和第三二极管和全波整流桥，所述第一继电器包括第五线圈和第一开关，第五线圈的第一端与核心处理单元连接，第五线圈的第二端接地，第五线圈与第五电阻并联连接；EMC抑制及抗干扰电路的第一输出端与第四线圈的第一端连接，第四线圈的第二端分别与全波整流桥的第一接线端、第一开关的第一端连接，第一开关的第二端分别与全波整流桥的第二接线端、接触器线圈的第二接线端连接，所述第一场效应管的漏极与全波整流桥的第三接线端连接，第一场效应管的源极与接触器线圈的第一接线端连接，第一场效应管的栅极与核心处理单元连接；接触器线圈的第二接线端与第三二极管的阴极连接，第三二极管的阳极与第二场效应管的源极极连接，第二场效应管的栅极与核心处理单元连接，第二场效应管的漏极与第四二极管的阴极连接。

本发明还提供一种所述新型电流源式接触器防晃电装置的控制方法，包括以下步骤：

A)初始化程序；

B)执行模拟量采集计算与储能计算逻辑；

C)执行接触器运行识别与电流源输出逻辑；

D)执行晃点识别与交直流切换逻辑；

E)执行人机交互逻辑；

F)返回至步骤B)。

优选的，所述行模拟量采集计算与储能计算逻辑包括以下步骤：

A1)利用核心处理单元中的ADC模数转换单元将采集到的模拟数据转换成数字数据；

B1)获取经过模数转换后的母线电压数据、接触器运行电流数据和超级电容的储能电压数据；

C1)计算母线电压数据、接触器运行电流数据和超级电容的储能电压数据的幅值；

D1)判断母线电压数据的幅值是否大于电压正常设定值，若是进入下一步，若否进入步骤H1)；

E1)判断接触器运行电流数据幅值是否大于电流有流设定值，若是进入下一步，若否进入步骤H1)；

F1)判断超级电容的储能电压数据的幅值是否大于储能电压设定值，若是进入下一步，若否，进入步骤H1)；

G1)判断准备标志是否为零，若是，逻辑结束，若否，将准备标志置1，逻辑结束；

H1)判断切换标志是否为零，若是，逻辑结束，若否，进入下一步；

I1)判断准备标志是否置1，若是，将准备标志清零，逻辑结束，若否，逻辑结束。

优选的，所述接触器运行识别与电流源输出逻辑包括以下步骤：

A2)判断准备标志是否置1，若是进入步骤C2)，若否，进入下一步；

B2)判断接触器运行电流数据幅值是否小于电流有流设定值，若是，将运行确认时间计数器清零，运行标志清零，控制第一至第三三极管关闭，逻辑结束，若否，逻辑结束；

C2)判断接触器运行电流数据幅值是否大于电流有流设定值，若否，逻辑结束，若是，进入下一步；

D2)判断运行标志是否为零，若否，逻辑结束，若是，进入下一步；

E2)判断运行确认时间计数器计数时花费的总时间是否大于500ms，若否，逻辑结束，若是，进入下一步；

F2)运行标志置1，根据接触器运行电流数据幅值的大小控制第一至第三三极管关闭或导通，逻辑结束。

优选的，所述晃点识别与交直流切换逻辑括以下步骤：

A3)判断准备标志是否置1，若是进入下一步，若否逻辑结束；

B3)判断运行标志是否置1，若是进入下一步，若否逻辑结束；

C3)判断切换标志是否为零，若是进入下一步，若否进入步骤F3)；

D3)判断母线电压数据幅值是否小于电压正常设定值或者母线电压数据幅值是否突变降低20％母线电压额定值，若是进入下一步，若否逻辑结束；

E3)控制第一开关断开，第一场效应管断开，延时至设定的时间值后控制第二场效应管导通，晃点计数器清零，切换标志置1，逻辑结束；

F3)判断晃点延时计数器计数时花费的总时间是否大于晃点时间设定值，若是，提示***断电信号警告输出到人机交互单元，进入步骤H3)；若否进入下一步；

G3)判断母线电压数据的幅值是否大于母线电压正常值，若否，逻辑结束，若是，提示晃电信号警告输出到人机交互单元，进入下一步；

H3)断开第二场效应管并延时至设定的时间值后控制第一场效应管闭合，闭合第一开关，将切换标志清零，准备标志清零，运行标志清零，逻辑结束。

与现有技术相比，本发明新型电流源式接触器防晃电装置的有益效果在于：本发明无需设定接触器参数与外部调节，自动匹配接触器直流维持电流和交流维持电流大小；无需考虑直流维持时是否与接触器的直流电阻是否匹配导致的电流过大或过小，防止因电流输出过大烧毁接触器线圈，防止因电流过小导致接触器释放；在负载完全短路的情况下也可保证直流输出电流大小，不会因为接触器电阻过小导致装置输出电流过大而造成的装置烧毁或接触器烧毁问题。

附图说明

图1为本发明所述新型电流源式接触器防晃电装置的电路原理图；

图2为本发明所述新型电流源式接触器防晃电装置的控制方法的主逻辑流程框图；

图3为本发明所述模拟量采集计算与储能计算逻辑的流程图；

图4为本发明所述接触器运行识别与电流源输出逻辑的流程图；

图5为本发明所述晃点识别与交直流切换逻辑的流程图；

图6为全波整流桥与第一开关、第一场效应管的连接原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

请参阅图1至图5所示，本发明提供一种新型电流源式接触器防晃电装置，包括：其与接触器配合使用，接触器包括接触器线圈，所述新型电流源式接触器防晃电装置包括：

用于提供电能和储存电能的电源及储能控制与测量单元1；

用于控制输出与接触器相匹配的直流电流的电流源输出控制单元2；

用于监测母线电压值及接触器的工作电流值的母线电压与接触器电流测量单元3；

用于切换接触器线圈的供电电源的交直流切换及EMC抑制单元4；

用于人工操作的人机交互单元，人机交互界面主要有按键和LCD液晶屏构成，方便用户对装置的数据查看和参数设定；

用于控制整个装置运行的核心处理单元，所述核心处理单元包括微处理器及其***电路；

所述核心处理单元分别与所述电源及储能控制与测量单元1、电流源输出控制单元2、母线电压与接触器电流测量单元3、交直流切换及EMC抑制单元4和人机交互单元电性连接。

在本发明中，所述电源及储能控制与测量单元1包括AC/DC电源模块、超级电容快速充电电路、超级电容和DC/DC电源模块；所述AC/DC电源模块的输入端接入市电，所述AC/DC电源模块的输出端与第一二极管D1的阳极连接，第一二极管D1的阴极分别与第二二极管D2的阴极、所述超级电容快速充电电路的输入端及所述DC/DC电源模块的输入端连接，所述DC/DC电源模块的输出端和所述DC/DC电源模块的接地端分别与所述核心处理单元电性连接，所述超级电容快速充电电路的输出端与第二二极管D2的阳极连接，超级电容快速充电电路的输出端与第一电阻R1的第一端连接，第一电阻R1的第二端与超级电容快速充电电路的接地端之间连接有第二电阻R2，第一电阻R1的第二端还与所述核心处理单元电性连接；超级电容快速充电电路的输出端与超级电容快速充电电路的接地端之间还连接有所述超级电容，所述超级电容包括依次串联连接的第一至第七超级电容SC1至SC7，其中第一超级电容SC1的正极与超级电容快速充电电路的输出端连接，第七超级电容SC7的负极与超级电容快速充电电路的接地端连接，所述超级电容快速充电电路的接地端与AC/DC电源模块的接地端连接，所述超级电容快速充电电路的接地端与接触器线圈的第一接线端XQ2之间连接有熔断器FU。

在所述电源及储能控制与测量单元1中，所述AC/DC电源模块将市电转换成直流电Ua＝15V,直流电Ua对超级电容进行充电，核心处理单元通过检测第一电阻R1的第二端的电压来计算超级电容的储存能量E；所述DC/DC电源模块将直流电Ua转换成直流电Ud＝5V，给核心处理单元供电。第一二极管D1和第二二极管D2能够保证当AC/DC电源模块由于***供电过低无法工作时，超级电容对后续电路的储能释放。

在本发明中，所述母线电压与接触器电流测量单元3包括电压变送器TV和电流变送器TA，所述电压变送器TV包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈串联连接在母线上，第二线圈的第一端与微处理器连接，第二线圈的第二端接地，第二线圈与第三电阻R3并联连接；所述电流变送器TA包括第三线圈和第四线圈，第三线圈的第一端与微处理器连接，第三圈的第二端接地，第三线圈与第四电阻R4并联连接。

在所述母线电压与接触器电流测量单元3中，所述电压变送器TV能够检测母线电压并将检测到的母线电压信号输送至核心处理单元，所述电流变送器TA能够检测接触器的运行电流并将检测到的接触器运行电流信号输送至核心处理单元，核心处理单元根据母线电压信号和接触器运行电流信号计算出实际母线电压大小和接触器运行电流大小。

在本发明中，所述电流源输出控制单元2包括第一直流变换电源DC1、第二直流变换电源DC2、第一至第三三极管、第四至第六二极管和第一至第三恒流控制电路，第一直流变换电源DC1、第二直流变换电源DC2的输入端分别与第一二极管D1的阴极连接，第一直流变换电源DC1的输出端分别与第一三极管TQ1的集电极、第二三极管TQ2的集连接，第二直流变换电源DC2的输出端与第三三极管TQ3的集电极连接，第一至第三三极管的基极分别与核心处理单元电性连接，第一三极管TQ1的发射极与第一恒流控制电路的输入端连接，第一恒流控制电路的输出端与第六二极管D6的阳极连接，第二三极管TQ2的发射极与第二恒流控制电路的输入端连接，第二恒流控制电路的输出端与第五二极管D5的阳极连接，第三三极管TQ3的发射极与第三恒流控制电路的输入端连接，第三恒流控制电路的输出端与第四二极管D4的阳极连接，第四至第六二极管的阴极相互连接。

在所述电流源输出控制单元2中，第一直流变换电源DC1能够将15V直流电转换成24V直流电Ub＝24V，第二直流变换电源DC2能够将15V直流电转换成12V直流电Uc＝12V，所述第一恒流控制电路能够输出电流恒定为100mA的直流电，所述第二恒流控制电路能够输出电流恒定为200mA的直流电，所述第三恒流控制电路能够输出电流恒定为400mA的直流电。

在具体应用时，将第一至第三三极管的状态记为TQn，当TQn取以下数值时，第一至第三三极管的开合状态及输出的直流电的电流大小如下表所示：

在本发明中，所述交直流切换及EMC抑制单元4包括EMC抑制及抗干扰电路、第一场效应管SQ1、第二场效应管SQ2、第一继电器和第三二极管D3和全波整流桥，所述第一继电器包括第五线圈和第一开关DLJ，第五线圈的第一端与核心处理单元连接，第五线圈的第二端接地，第五线圈与第五电阻R5并联连接；EMC抑制及抗干扰电路的第一输出端与第四线圈的第一端连接，第四线圈的第二端分别与全波整流桥的第一接线端、第一开关DLJ的第一端连接，第一开关DLJ的第二端分别与全波整流桥的第二接线端、接触器线圈的第二接线端连接，所述第一场效应管SQ1的漏极与全波整流桥的第三接线端连接，第一场效应管SQ1的源极与接触器线圈的第一接线端连接，第一场效应管SQ1的栅极与核心处理单元连接；接触器线圈的第二接线端与第三二极管D3的阴极连接，第三二极管D3的阳极与第二场效应管SQ2的源极极连接，第二场效应管SQ2的栅极与核心处理单元连接，第二场效应管SQ2的漏极与第四二极管的阴极连接。

当母线电压发生晃点时，核心处理单元控制第一开关DLJ和第一场效应管SQ1断开，即断开交流对接触器线圈的供电，然后控制第二场效应管SQ2导通，电流源输出控制单元2按照测量出的接触器交流电流来控制第一至第三恒流控制电路输出与之相匹配的电流恒定的直流电，使接触器保持直流吸合。当母线电压恢复正常后，核心处理单元控制第二场效应管SQ2断开，然后控制第一开关DLJ和第一场效应管SQ1导通，恢复接触器线圈的交流电压。

本发明还提供了一种所述新型电流源式接触器防晃电装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

A)初始化程序；

B)执行模拟量采集计算与储能计算逻辑；

C)执行接触器运行识别与电流源输出逻辑；

D)执行晃点识别与交直流切换逻辑；

E)执行人机交互逻辑；

F)返回至步骤B)。

其中，所述行模拟量采集计算与储能计算逻辑包括以下步骤：

A1)利用核心处理单元中的ADC模数转换单元将采集到的模拟数据转换成数字数据；

B1)获取经过模数转换后的母线电压数据、接触器运行电流数据和超级电容的储能电压数据；

C1)计算母线电压数据、接触器运行电流数据和超级电容的储能电压数据的幅值；

D1)判断母线电压数据的幅值UL是否大于电压正常设定值ULHset，若是进入下一步，若否进入步骤H1)；

E1)判断接触器运行电流数据幅值IL是否大于电流有流设定值，若是进入下一步，若否进入步骤H1)；

F1)判断超级电容的储能电压数据的幅值UC是否大于储能电压设定值，若是进入下一步，若否，进入步骤H1)；

G1)判断准备标志是否为零，若是，逻辑结束，若否，将准备标志置1，逻辑结束；

H1)判断切换标志是否为零，若是，逻辑结束，若否，进入下一步；

I1)判断准备标志是否置1，若是，将准备标志清零，逻辑结束，若否，逻辑结束。

所述接触器运行识别与电流源输出逻辑包括以下步骤：

A2)判断准备标志是否置1，若是进入步骤C2)，若否，进入下一步；

B2)判断接触器运行电流数据幅值IL是否小于电流有流设定值，若是，将运行确认时间计数器清零，运行标志清零，控制第一至第三三极管关闭，逻辑结束，若否，逻辑结束；

C2)判断接触器运行电流数据幅值IL是否大于电流有流设定值，若否，逻辑结束，若是，进入下一步；

D2)判断运行标志是否为零，若否，逻辑结束，若是，进入下一步；

E2)判断运行确认时间计数器计数时花费的总时间是否大于500ms，若否，逻辑结束，若是，进入下一步；

F2)运行标志置1，根据接触器运行电流数据幅值的大小控制第一至第三三极管关闭或导通，逻辑结束。

所述晃点识别与交直流切换逻辑括以下步骤：

A3)判断准备标志是否置1，若是进入下一步，若否逻辑结束；

B3)判断运行标志是否置1，若是进入下一步，若否逻辑结束；

C3)判断切换标志是否为零，若是进入下一步，若否进入步骤F3)；

D3)判断母线电压数据幅值UL是否小于电压正常设定值或者母线电压数据幅值是否突变降低20％母线电压额定值，若是进入下一步，若否逻辑结束；

E3)控制第一开关DLJ断开，第一场效应管SQ1关闭，延时至设定的时间值200us后控制第二场效应管SQ2导通，晃点计数器清零，切换标志置1，逻辑结束；

F3)判断晃点延时计数器计数时花费的总时间是否大于晃点时间设定值，若是，提示***断电信号警告输出到人机交互单元，进入步骤H3)；若否进入下一步；

G3)判断母线电压数据的幅值UL是否大于母线电压正常值，若否，逻辑结束，若是，提示晃电信号警告输出到人机交互单元，进入下一步；

H3)断开第二场效应管SQ2并延时至设定的时间值后控制第一场效应管SQ1闭合，闭合第一开关DLJ，将切换标志清零，准备标志清零，运行标志清零，逻辑结束。

在本发明中，通过采集母线电压AUL，接触器运行电流AIL和超级电容电压AUC来对接触器运行状态及超级电容储能情况进行判断。控制逻辑通过ADC数模转换分别计算出母线电压的幅值大小UL，接触器运行电流的幅值大小IL以及超级电容电压的幅值大小UC。母线电压UL大于母线电压正常电压设定值ULHset，接触器运行电流大于一定的电流门槛置ILHset，超级电容储能电压UC大于储能电压设定值UCHset三个条件同时满足后，接触器运行识别与电流源输出逻辑、晃点识别与交直流切换逻辑这两个逻辑的准备标志ChargeFlag才会置1，两个逻辑才会进行后续的判断，否则不会进入判断逻辑。当采集于准备逻辑在不满足条件时，如果发现装置已经在开始进行切换(接触器线圈处在电流源维持的情况下)，则不会将准备标志ChargeFlag清0。

接触器运行时接触器运行电流幅值IL大于一定的电流门槛置ILHset，为保证可靠地确认接触器已经稳定的运行，运行时间确认计数器计数总时间大于500ms后，接触器运行标志JCQrunFlag才会被置1。接触器运行标志被设置后，控制逻辑开始计算应该控制第一至第三恒流控制电路应该输出多大的直流电流与交流电流基本匹配。当接触器电流在100mA以下时，直接控制输出100mA直流电，当接触器的运行电流大于700mA时，控制输出700mA直流电。当处于两者之间时，需要对输出电流进行计算，为提高可靠性，采用四舍五入的控制方式，对第一至第三恒流控制电路进行控制输出。

晃电的识别是在接触器已经运行接触器运行标志JCQrunFlag为1，超级电容已经储能和电压正常后准备标志ChargeFlag为1，判断出母线电压幅值UL突然突变降低20％Ue或缓慢降低到接触器释放电压Ulset，此时如果控制逻辑切断交流电压，供给直流电压接触器会释放。控制逻辑首先切断交流电，打开DLJ和关断SQ1，为保证SQ1和DLJ可靠地断开，经过一个200us延时后导通SQ2。导通SQ2后此时的接触器线圈由第一至第三恒流控制电路输出的电流来提供吸合，第一至第三恒流控制电路提供的电流大小和接触器在交流供电时的交流大小基本匹配，可以满足接触器可靠地吸合。当交流电压恢复正常(大于ULHset)或直流保持的时间(Thset)到，控制逻辑将关断SQ2，切断直流并延时200us后接通交流(导通SQ1和DLJ)。同时根据条件可提示出晃电或断电信息。

综上所述，本发明可记录并保存接触器在正常吸合时的交流电流值，在***电压发生晃电时，通过控制方法判断出***晃电后装置迅速的切断接触器交流电源，将接触器切换到直流源供电电路，此直流源供电电流可软件可调，输出电流与装置记录的交流电流相匹配。保证了接触器在发生***晃电时可靠的吸合，在***电源恢复正常后再切换到交流电源。该装置及其控制方法，完全避免了采用直流电压输出方式存在的电压与接触器线圈电阻存在的难于问题的，无需关心输出直流是否与接触器匹配等问题。大大简化了防晃电装置的调试难度，也避免了由于参数设置不匹配，造成的晃电不能维持接触器吸合或损害防晃电装置等问题。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种新型电流源式接触器防晃电装置，其与接触器配合使用，其特征在于，其包括：

用于提供电能和储存电能的电源及储能控制与测量单元；

用于控制输出与接触器相匹配的直流电流的电流源输出控制单元；

用于监测母线电压值及接触器的工作电流值的母线电压与接触器电流测量单元；

用于切换接触器线圈的供电电源的交直流切换及EMC抑制单元；

用于人工操作的人机交互单元；

用于控制整个装置运行的核心处理单元；

所述核心处理单元分别与所述电源及储能控制与测量单元、电流源输出控制单元、母线电压与接触器电流测量单元、交直流切换及EMC抑制单元和人机交互单元电性连接。

2.如权利要求1所述的新型电流源式接触器防晃电装置，其特征在于，所述核心处理单元包括微处理器及其***电路。

3.如权利要求2所述的新型电流源式接触器防晃电装置，其特征在于，所述电源及储能控制与测量单元包括AC/DC电源模块、超级电容快速充电电路、超级电容和DC/DC电源模块；所述AC/DC电源模块的输入端接入市电，所述AC/DC电源模块的输出端与第一二极管的阳极连接，第一二极管的阴极分别与第二二极管的阴极、所述超级电容快速充电电路的输入端及所述DC/DC电源模块的输入端连接，所述DC/DC电源模块的输出端和所述DC/DC电源模块的接地端分别与所述核心处理单元电性连接，所述超级电容快速充电电路的输出端与第二二极管的阳极连接，超级电容快速充电电路的输出端与第一电阻的第一端连接，第一电阻的第二端与超级电容快速充电电路的接地端之间连接有第二电阻，第一电阻的第二端还与所述核心处理单元电性连接；超级电容快速充电电路的输出端与超级电容快速充电电路的接地端之间还连接有所述超级电容，所述超级电容包括依次串联连接的第一至第七超级电容，其中第一超级电容的正极与超级电容快速充电电路的输出端连接，第七超级电容的负极与超级电容快速充电电路的接地端连接，所述超级电容快速充电电路的接地端与AC/DC电源模块的接地端连接，所述超级电容快速充电电路的接地端与接触器线圈的第一接线端之间连接有熔断器。

4.如权利要求3所述的新型电流源式接触器防晃电装置，其特征在于，所述母线电压与接触器电流测量单元包括电压变送器和电流变送器，所述电压变送器包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈串联连接在母线上，第二线圈的第一端与微处理器连接，第二线圈的第二端接地，第二线圈与第三电阻并联连接；所述电流变送器包括第三线圈和第四线圈，第三线圈的第一端与微处理器连接，第三圈的第二端接地，第三线圈与第四电阻并联连接。

5.如权利要求4所述的新型电流源式接触器防晃电装置，其特征在于，所述电流源输出控制单元包括第一直流变换电源、第二直流变换电源、第一至第三三极管、第四至第六二极管和第一至第三恒流控制电路，第一直流变换电源、第二直流变换电源的输入端分别与第一二极管的阴极连接，第一直流变换电源的输出端分别与第一三极管的集电极、第二三极管的集连接，第二直流变换电源的输出端与第三三极管的集电极连接，第一至第三三极管的基极分别与核心处理单元电性连接，第一三极管的发射极与第一恒流控制电路的输入端连接，第一恒流控制电路的输出端与第六二极管的阳极连接，第二三极管的发射极与第二恒流控制电路的输入端连接，第二恒流控制电路的输出端与第五二极管的阳极连接，第三三极管的发射极与第三恒流控制电路的输入端连接，第三恒流控制电路的输出端与第四二极管的阳极连接，第四至第六二极管的阴极相互连接。

6.如权利要求5所述的新型电流源式接触器防晃电装置，其特征在于，所述交直流切换及EMC抑制单元包括EMC抑制及抗干扰电路、第一场效应管、第二场效应管、第一继电器和第三二极管和全波整流桥，所述第一继电器包括第五线圈和第一开关，第五线圈的第一端与核心处理单元连接，第五线圈的第二端接地，第五线圈与第五电阻并联连接；EMC抑制及抗干扰电路的第一输出端与第四线圈的第一端连接，第四线圈的第二端分别与全波整流桥的第一接线端、第一开关的第一端连接，第一开关的第二端分别与全波整流桥的第二接线端、接触器线圈的第二接线端连接，所述第一场效应管的漏极与全波整流桥的第三接线端连接，第一场效应管的源极与接触器线圈的第一接线端连接，第一场效应管的栅极与核心处理单元连接；接触器线圈的第二接线端与第三二极管的阴极连接，第三二极管的阳极与第二场效应管的源极极连接，第二场效应管的栅极与核心处理单元连接，第二场效应管的漏极与第四二极管的阴极连接。

7.一种如权利要求1至6任一所述的新型电流源式接触器防晃电装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

A)初始化程序；

B)执行模拟量采集计算与储能计算逻辑；

C)执行接触器运行识别与电流源输出逻辑；

D)执行晃点识别与交直流切换逻辑；

E)执行人机交互逻辑；

F)返回至步骤B)。

8.一种如权利要求7所述新型电流源式接触器防晃电装置的控制方法，其特征在于，所述行模拟量采集计算与储能计算逻辑包括以下步骤：

A1)利用核心处理单元中的ADC模数转换单元将采集到的模拟数据转换成数字数据；

B1)获取经过模数转换后的母线电压数据、接触器运行电流数据和超级电容的储能电压数据；

C1)计算母线电压数据、接触器运行电流数据和超级电容的储能电压数据的幅值；

D1)判断母线电压数据的幅值是否大于电压正常设定值，若是进入下一步，若否进入步骤H1)；

E1)判断接触器运行电流数据幅值是否大于电流有流设定值，若是进入下一步，若否进入步骤H1)；

F1)判断超级电容的储能电压数据的幅值是否大于储能电压设定值，若是进入下一步，若否，进入步骤H1)；

G1)判断准备标志是否为零，若是，逻辑结束，若否，将准备标志置1，逻辑结束；

H1)判断切换标志是否为零，若是，逻辑结束，若否，进入下一步；

I 1)判断准备标志是否置1，若是，将准备标志清零，逻辑结束，若否，逻辑结束。

9.一种如权利要求8所述新型电流源式接触器防晃电装置的控制方法，其特征在于，所述接触器运行识别与电流源输出逻辑包括以下步骤：

A2)判断准备标志是否置1，若是进入步骤C2)，若否，进入下一步；

B2)判断接触器运行电流数据幅值是否小于电流有流设定值，若是，将运行确认时间计数器清零，运行标志清零，控制第一至第三三极管关闭，逻辑结束，若否，逻辑结束；

C2)判断接触器运行电流数据幅值是否大于电流有流设定值，若否，逻辑结束，若是，进入下一步；

D2)判断运行标志是否为零，若否，逻辑结束，若是，进入下一步；

E2)判断运行确认时间计数器计数时花费的总时间是否大于500ms，若否，逻辑结束，若是，进入下一步；

F2)运行标志置1，根据接触器运行电流数据幅值的大小控制第一至第三三极管关闭或导通，逻辑结束。

10.一种如权利要求9所述新型电流源式接触器防晃电装置的控制方法，其特征在于，所述晃点识别与交直流切换逻辑括以下步骤：

A3)判断准备标志是否置1，若是进入下一步，若否逻辑结束；

B3)判断运行标志是否置1，若是进入下一步，若否逻辑结束；

C3)判断切换标志是否为零，若是进入下一步，若否进入步骤F3)；

D3)判断母线电压数据幅值是否小于电压正常设定值或者母线电压数据幅值是否突变降低20％母线电压额定值，若是进入下一步，若否逻辑结束；

E3)控制第一开关断开，第一场效应管断开，延时至设定的时间值后控制第二场效应管导通，晃点计数器清零，切换标志置1，逻辑结束；

F3)判断晃点延时计数器计数时花费的总时间是否大于晃点时间设定值，若是，提示***断电信号警告输出到人机交互单元，进入步骤H3)；若否进入下一步；

G3)判断母线电压数据的幅值是否大于母线电压正常值，若否，逻辑结束，若是，提示晃电信号警告输出到人机交互单元，进入下一步；

H3)断开第二场效应管并延时至设定的时间值后控制第一场效应管闭合，闭合第一开关，将切换标志清零，准备标志清零，运行标志清零，逻辑结束。