CN117220241B - 一种自适应电动机控制回路防晃电装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自适应电动机控制回路防晃电装置及方法,其装置包括交流电压回路模块、直流电流回路模块、模拟量采样模块、电压转换模块和主控制模块。本发明的防晃电装置正常工作时通过交流电压回路模块为交流接触器供电，并根据模拟量采集模块采集的交流电压，基于波形拟合预测法实时计算交流接触器的励磁线圈两端的交流电压有效值，准确判断是否发生晃电，在晃电发生时根据采集的交流电流控制直流电流回路模块为交流接触器输出正向直流电流或负向直流电流，从而在线自适应匹配交流接触器，而不需要测量或设置交流接触器内阻，切换选择策略可以避免在不同供电源切换时电流过冲而造成的交流接触器振动或冲击问题。
Description
技术领域
本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种自适应电动机控制回路防晃电装置及方法。
背景技术
低压电动机控制回路中多采用交流接触器来控制电动机的起停。在发生晃电时，由于电网电压降低，交流接触器励磁线圈上的电磁吸力小于弹簧拉力，会发生脱扣现象，从而造成电动机停机故障的发生，影响正常的工业生产。
为解决晃电造成的电动机控制回路中交流接触器脱扣问题，现有技术多采用晃电时交流接触器切换为直流电压供电的方案。但该方案需要测量或设置交流接触器内阻，以获取需要输出的直流电压值，测量或设置较为复杂。为避免设置交流接触器内阻，现有技术采用直流电流输出替代直流电压，现已有的方案采用不同电流档位相互配合的方式来设置实际输出电流，无法连续输出可调直流电流。
此外，在检测晃电时，现有持术多采用坐标变换的方式计算交流电压有效值，存在检测延时较大的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种自适应电动机控制回路防晃电装置及方法.
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种自适应电动机控制回路防晃电装置，包括交流电压回路模块、直流电流回路模块、模拟量采集模块、电压转换模块和主控制模块；
所述交流电压回路模块的输出端接入交流接触器的励磁线圈两端，用于向所述交流接触器提供交流电压；
所述直流电流回路模块的输入端接入电网电源，输出端接入所述交流接触器的励磁线圈两端，用于向所述交流接触器提供可调的直流电流；
所述模拟量采集模块分别与所述交流电压回路模块和主控制模块电连接，用于采集所述交流电压回路模块的交流电压和交流电流，并发送至所述主控制模块；
所述电压转换模块分别与所述直流电流回路模块和主控制模块电连接，用于将所述直流电流回路模块输出的直流电压进行电压转换，并为所述主控制模块供电；
所述主控制模块，用于根据所述模拟量采集模块采集的交流电压判断是否存在晃电发生或晃电恢复，在晃电发生时根据所述交流电流控制所述直流电流回路模块输出直流电流并为所述交流接触器供电，以及在晃电恢复时控制所述交流电压回路模块输出交流电压并为所述交流接触器供电。
本发明的有益效果是：本发明的自适应电动机控制回路防晃电装置，正常工作时通过所述交流电压回路模块为所述交流接触器供电，并根据所述模拟量采集模块采集的交流电压，基于波形拟合预测法实时计算所述交流接触器的励磁线圈两端的交流电压有效值，进而准确判断是否发生晃电，在晃电发生时根据采集的交流电流控制直流电流回路模块为交流接触器输出连续可调的正向直流电流或负向直流电流，从而在线自适应匹配交流接触器，而不需要测量或设置交流接触器内阻，切换选择策略可以避免在不同供电源切换时电流过冲而造成的交流接触器振动或冲击问题。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
进一步：所述直流电流回路模块包括AC/DC开关电源、超级储能电容、正向DC/DC可调电源、负向DC/DC可调电源、正向直流开关和负向直流开关；
所述AC/DC开关电源的输入端接入所述交流电压回路模块输出的电网交流电压，并用于将电网交流电压转换为直流电压；
所述超级储能电容，用于将所述AC/DC开关电源输出的直流电压转换为电能并进行存储；
所述正向DC/DC可调电源，用于在发生晃电且所述主控制模块根据切换选择策略控制所述正向直流开关闭合时将所述超级储能电容输出的直流电压转换为与所述交流接触器的吸合保持电流有效值等同大小的正向直流电流，并输出至所述交流接触器；
所述负向DC/DC可调电源，用于在发生晃电且所述主控制模块根据切换选择策略控制所述负向直流开关闭合时将所述超级储能电容输出的直流电压转换为与所述交流接触器的吸合保持电流有效值等同大小的负向直流电流，并输出至所述交流接触器。
上述进一步方案的有益效果是：通过所述AC/DC开关电源将电网提供的交流电压转换为直流电压，方便所述超级储能电容进行存储，以便所述主模块模块根据切换选择策略控制对应的正向直流开关或负向直流开关闭合，进而控制将所述超级储能电容输出的直流电压转换为对应的正向直流电流或负向直流电流，实现对所述交流接触器的不间断供电。
进一步：所述切换选择策略具体包括：
晃电发生时，若当前交流电流采样值为正值且其相位在预设相位区间内时，则所述主控制模块控制所述正向直流开关闭合，并切换到所述正向DC/DC可调电源供电；若当前交流电流采样值为负值其相位在预设相位区间内时，则所述主控制模块控制所述负向直流开关闭合，并切换到负向DC/DC可调电源供电。
上述进一步方案的有益效果是：通过根据当前交流电流采样值的正负可以方便所述主控制模块控制对应的所述正向直流开关或负向直流开关闭合，以切换至对应的所述正向DC/DC可调电源供电或负向DC/DC可调电源供电，同时在预设相位区间内切换，可以保证避免在不同供电源切换时电流过冲而造成的交流接触器振动或冲击问题。
进一步：所述交流接触器的吸合保持电流有效值的确定方式为：
检测到所述交流接触器稳定吸合后，根据所述交流接触器线圈两端接入的交流电压回路模块输出的交流电流采样值计算交流电流有效值；
计算预设周期内所有所述交流电压回路模块的交流电流有效值的平均值，并将预设周期内所述交流电流有效值的平均值作为所述交流接触器的吸合保持电流有效值。
上述进一步方案的有益效果是：通过所述模拟量采集模块采集的交流接触器线圈两端接入的交流电压回路模块输出的交流电流采样值计算交流电流有效值，进而可以根据交流电流有效值的平均值，从而作为交流接触器的吸合保持电流有效值，以便所述正向DC/DC可调电源和负向DC/DC可调电源来输出对应大小的电流，与所述交流接触器实现在线自适应匹配。
进一步：所述在晃电恢复时控制所述交流电压回路模块输出交流电压并为所述交流接触器供电的具体实现为：
若当前为所述正向DC/DC可调电源为所述交流接触器供电，则选取所述交流电流采样值为正值且大于所述吸合保持电流有效值的时刻控制所述正向直流开关断开，并切换至所述交流电压回路模块为所述交流接触器供电；
若当前为所述负向DC/DC可调电源为所述交流接触器供电，则选取所述交流电流采样值为负值且大于所述吸合保持电流有效值的时刻控制所述负向直流开关断开，并切换至所述交流电压回路模块为所述交流接触器供电。
上述进一步方案的有益效果是：在晃电恢复时通过为所述交流接触器供电的可调电源为正向DC/DC可调电源或负向DC/DC可调电源，以便所述主控制模块选取所述交流电流采样值为正值/负值且大于所述吸合保持电流有效值的时刻控制所述正向直流开关或负向直流开关断开，顺利完成对应的切换，避免在不同供电源切换时电流过冲而造成的交流接触器振动或冲击问题。
进一步：所述主控制模块根据所述模拟量采集模块采集的交流电压判断是否存在晃电发生或晃电恢复的具体实现为：
获取所述模拟量采集模块采集的交流电压，并基于波形拟合预测法实时计算所述交流接触器的励磁线圈两端的交流电压有效值；
将所述交流电压有效值与预设失压定值比较，并在所述交流电压有效值小于预设失压定值时，确定发生晃电，并在所述交流电压有效值恢复至大于预设失压定值超过预设延时时间时，确定为晃电恢复。
上述进一步方案的有益效果是：通过基于波形拟合预测法实时计算所述交流电压有效值，从而可以根据所述交流电压有效值与所述预设失压定值来判断所述交流接触器是否发生晃电以及发生晃电后是否晃电恢复，以便所述主控制模块精准实现切换控制，无缝衔接。
进一步：所述基于波形拟合预测法实时计算所述交流接触器的励磁线圈两端的交流电压有效值的具体实现为：
在所述交流接触器稳定吸合后，所述模拟量采集模块采集所述交流接触器励磁线圈两端的交流电压采样值；
通过过零点识别一个采样周波内第一个至最后一个交流电压采样值；
计算一个周波内交流电压每个采样点对应的采样值的均值uavg[n]，n的取值范围为1至N，N为一个周波内交流电压的采样点个数；
计算额定电压峰值与交流电压每个采样点对应的采样值的均值的比值R[n]，计算公式为：
其中，Ue为所述交流接触器的预设额定电压有效值；
根据所述交流接触器的当前交流电压采样值uins[n]和所述比值计算交流电压有效值URMS[n]，计算公式为：
其中，uins[n]为当前交流电压采样值。
上述进一步方案的有益效果是：通过额定电压峰值与一个周期内交流电压采样值的均值的比值，以及当前交流电压采样值即可精确计算出交流接触器的励磁线圈两端的交流电压有效值，以便后续结合预设失压定值精确判断是否发生晃电。
进一步：在晃电发生并根据所述交流电流控制切换为所述直流电流回路模块为所述交流接触器供电后，所述主控制模块还用于在超出预设晃电保持允许时间并未检测到晃电恢复时分别控制所述正向直流开关和负向直流开关断开，并控制所述交流电压回路模块中的交流开关闭合，所述交流接触器进入释放状态。
上述进一步方案的有益效果是：通过在超出预设晃电保持允许时间并未检测到晃电恢复时分别控制所述正向直流开关和负向直流开关断开，并控制所述交流接触器进入释放状态，可以方便后续晃电恢复后顺利启动吸合，恢复供电。
进一步：所述主控制模块还用于记录当前一个周期的所述交流电压采样值，计算其与一个更新周期前的预设周期数的交流电压的余弦相似度；当所述余弦相似度低于预设阈值时，重新计算并更新记录的比值R[n]；
其中，一个周期包括多个完整的交流电压周波。
上述进一步方案的有益效果是：通过计算当前一个周期的所述交流电压采样值与一个更新周期前的预设周期数的交流电压的余弦相似度，可以判断交流电压是否发生较大波动，并在发生较大波动时，通过重新计算所述比值，进而可以更加准确得到交流电压有效值，从而更加准确判断是否发生晃电。
本发明还提供了一种自适应电动机控制回路防晃电方法，其采用所述的自适应电动机控制回路防晃电装置，其特征在于，包括如下步骤：
刚上电时，控制正向直流开关和负向直流开关断开，控制所述交流电压回路模块中的交流开关闭合，所述交流接触器吸合并通过所述交流电压回路模块供电；
根据所述交流接触器线圈两端接入的交流电压回路模块输出的交流电流采样值计算交流电流有效值以及所述交流接触器的吸合保持电流有效值；
分别将正向DC/DC可调电源和负向DC/DC可调电源的输出直流电流设置为所述吸合保持电流有效值，并基于波形拟合预测法实时计算交流接触器励磁线圈两端的交流电压有效值；
根据所述交流电压有效值判断是否发生晃电，并在发生晃电时检测当前交流电流采样值，若当前交流电流采样值为正值且其相位在预设相位区间内时，则控制正向直流开关闭合，并切换到所述正向DC/DC可调电源供电；若当前交流电流采样值为负值其相位在预设相位区间内时，则所述负向直流开关闭合，并切换到所述负向DC/DC可调电源供电；
在预设的晃电保持允许时间内根据所述交流电压有效值判断晃电是否恢复，并在晃电恢复且当前为所述正向DC/DC可调电源为所述交流接触器供电时选取所述交流电流采样值为正值且大于所述吸合保持电流有效值的时刻控制所述正向直流开关断开，并切换至所述交流电压回路模块为所述交流接触器供电；以及在晃电恢复且当前为所述负向DC/DC可调电源为所述交流接触器供电，则选取所述交流电流采样值为负值且大于所述吸合保持电流有效值的时刻控制所述负向直流开关断开，并切换至所述交流电压回路模块为所述交流接触器供电；
若超出预设的晃电保持允许时间仍未检测到晃电恢复时，分别控制所述正向直流开关和负向直流开关断开，并控制所述交流接触器进入释放状态；
在所述交流接触器进入释放状态时，若根据所述交流电压有效值判断晃电恢复，则等待预设的电动机分批延时再启动时间或接收到电动机启动确认信号后控制所述交流电压回路模块中的交流开关闭合，所述交流接触器稳定吸合，并重复上述步骤。
本发明的自适应电动机控制回路防晃电方法，正常工作时通过所述交流电压回路模块为所述交流接触器供电，并根据所述模拟量采集模块采集的交流电压，基于波形拟合预测法实时计算所述交流接触器的励磁线圈两端的交流电压有效值，进而准确判断是否发生晃电，在晃电发生时根据采集的交流电流控制直流电流回路模块为交流接触器输出连续可调的正向直流电流和负向直流电流，从而在线自适应匹配交流接触器，而不需要测量或设置交流接触器内阻，切换选择策略可以避免在不同供电源切换时电流过冲而造成的交流接触器振动或冲击问题。
附图说明
图1为本发明一实施例的自适应电动机控制回路防晃电装置的结构示意图；
图2为本发明一实施例的自适应电动机控制回路防晃电方法的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种自适应电动机控制回路防晃电装置,包括交流电压回路模块、直流电流回路模块、模拟量采集模块、电压转换模块和主控制模块；
所述交流电压回路模块的输出端接入交流接触器的励磁线圈两端，用于向所述交流接触器提供交流电压；
所述直流电流回路模块的输入端接入电网电源，输出端接入所述交流接触器的励磁线圈两端，用于向所述交流接触器提供可调的直流电流；
所述模拟量采集模块分别与所述交流电压回路模块和主控制模块电连接，用于采集所述交流电压回路模块的交流电压和交流电流，并发送至所述主控制模块；
所述电压转换模块分别与所述直流电流回路模块和主控制模块电连接，用于将所述直流电流回路模块输出的直流电压进行电压转换，转换为5V和3.3V，并为所述主控制模块和外设供电；
所述主控制模块，用于根据所述模拟量采集模块采集的交流电压判断是否存在晃电发生或晃电恢复，在晃电发生时根据所述交流电流控制所述直流电流回路模块输出直流电流并为所述交流接触器供电，以及在晃电恢复时控制所述交流电压回路模块输出交流电压并为所述交流接触器供电。
本发明的自适应电动机控制回路防晃电装置，正常工作时通过所述交流电压回路模块为所述交流接触器供电，并根据所述模拟量采集模块采集的交流电压，基于波形拟合预测法实时计算所述交流接触器的励磁线圈两端的交流电压有效值，进而准确判断是否发生晃电，在晃电发生时根据采集的交流电流控制直流电流回路模块为交流接触器输出连续可调的正向直流电流和负向直流电流，从而在线自适应匹配交流接触器，而不需要测量或设置交流接触器内阻，切换选择策略可以避免在不同供电源切换时电流过冲而造成的交流接触器振动或冲击问题。
在本发明的一个或多个实施例中，所述直流电流回路模块包括AC/DC开关电源、超级储能电容、正向DC/DC可调电源、负向DC/DC可调电源、正向直流开关和负向直流开关；
所述AC/DC开关电源的输入端接入所述交流电压回路模块输出的电网交流电压，并用于将电网交流电压转换为直流电压；
所述超级储能电容，用于将所述AC/DC开关电源输出的直流电压转换为电能并进行存储；
所述正向DC/DC可调电源，用于在发生晃电且所述主控制模块根据切换选择策略控制所述正向直流开关闭合时将所述超级储能电容输出的直流电压转换为与所述交流接触器的吸合保持电流有效值等同大小的正向直流电流，并输出至所述交流接触器；
所述负向DC/DC可调电源，用于在发生晃电且所述主控制模块根据切换选择策略控制所述负向直流开关闭合时将所述超级储能电容输出的直流电压转换为与所述交流接触器的吸合保持电流有效值等同大小的负向直流电流，并输出至所述交流接触器。
通过所述AC/DC开关电源将电网提供的交流电压转换为直流电压，方便所述超级储能电容进行存储，以便所述主模块模块根据切换选择策略控制对应的正向直流开关或负向直流开关闭合，进而控制将所述超级储能电容输出的直流电压转换为对应的正向直流电流或负向直流电流，实现对所述交流接触器的不间断供电。
在本发明的一个或多个实施例中，所述切换选择策略具体包括：
晃电发生时，若当前交流电流采样值为正值且其相位在预设相位区间内时，则所述主控制模块控制所述正向直流开关闭合，并切换到所述正向DC/DC可调电源供电；若当前交流电流采样值为负值其相位在预设相位区间内时，则所述主控制模块控制所述负向直流开关闭合，并切换到负向DC/DC可调电源供电。这里，当前交流电流采样值为正值时，预设相位区间为45°至135°，当前交流电流采样值为负值时，预设相位区间为225°至315°。
通过根据当前交流电流采样值的正负可以方便所述主控制模块控制对应的所述正向直流开关或负向直流开关闭合，以切换至对应的所述正向DC/DC可调电源供电或负向DC/DC可调电源供电，同时在预设相位区间内切换，可以保证避免在不同供电源切换时电流过冲而造成的交流接触器振动或冲击问题。
在本发明的一个或多个实施例中，所述交流接触器的吸合保持电流有效值的确定方式为：
检测到所述交流接触器稳定吸合后，根据所述交流接触器线圈两端接入的交流电压回路模块输出的交流电流采样值计算交流电流有效值；
计算预设周期内所有所述交流电压回路模块的交流电流有效值的平均值，并将预设周期内所述交流电流有效值的平均值作为所述交流接触器的吸合保持电流有效值。
通过所述模拟量采集模块采集的交流接触器线圈两端接入的交流电压回路模块输出的交流电流采样值计算交流电流有效值，进而可以根据交流电流有效值的平均值，从而作为交流接触器的吸合保持电流有效值，以便所述正向DC/DC可调电源和负向DC/DC可调电源来输出对应大小的电流，与所述交流接触器实现在线自适应匹配。
在本发明的一个或多个实施例中，所述在晃电恢复时控制所述交流电压回路模块输出交流电压并为所述交流接触器供电的具体实现为：
若当前为所述正向DC/DC可调电源为所述交流接触器供电，则选取所述交流电流采样值为正值且大于所述吸合保持电流有效值的时刻控制所述正向直流开关断开，并切换至所述交流电压回路模块为所述交流接触器供电；
若当前为所述负向DC/DC可调电源为所述交流接触器供电，则选取所述交流电流采样值为负值且大于所述吸合保持电流有效值的时刻控制所述负向直流开关断开，并切换至所述交流电压回路模块为所述交流接触器供电。
在晃电恢复时通过为所述交流接触器供电的可调电源为正向DC/DC可调电源或负向DC/DC可调电源，以便所述主控制模块选取所述交流电流采样值为正值/负值且大于所述吸合保持电流有效值的时刻控制所述正向直流开关或负向直流开关断开，顺利完成对应的切换，避免在不同供电源切换时电流过冲而造成的交流接触器振动或冲击问题。本发明的实施例中，所述正向DC/DC可调电源可输出0-600mA的连续可调电流，所述负向DC/DC可调电源可输出0-600mA的连续可调电流。
在本发明的一个或多个实施例中，所述主控制模块根据所述模拟量采集模块采集的交流电压判断是否存在晃电发生或晃电恢复的具体实现为：
获取所述模拟量采集模块采集的交流电压，并基于波形拟合预测法实时计算所述交流接触器的励磁线圈两端的交流电压有效值；
将所述交流电压有效值与预设失压定值比较，并在所述交流电压有效值小于预设失压定值时，确定发生晃电，并在所述交流电压有效值恢复至大于预设失压定值超过预设延时时间时，确定为晃电恢复。
通过基于波形拟合预测法实时计算所述交流电压有效值，从而可以根据所述交流电压有效值与所述预设失压定值来判断所述交流接触器是否发生晃电以及发生晃电后是否晃电恢复，以便所述主控制模块精准实现切换控制，无缝衔接。
在本发明的一个或多个实施例中，所述基于波形拟合预测法实时计算所述交流接触器的励磁线圈两端的交流电压有效值的具体实现为：
在所述交流接触器稳定吸合后，所述模拟量采集模块采集所述交流接触器励磁线圈两端的交流电压采样值；
通过过零点识别一个采样周波内第一个至最后一个交流电压采样值，共记录50个周波；
通过记录的50个周波的交流电压采样值，计算一个周波内交流电压每个采样点对应的采样值的均值uavg[n]，n的取值范围为1至N，N为一个周波内交流电压的采样点个数；
计算额定电压峰值与交流电压每个采样点对应的采样值的均值的比值R[n]，计算公式为：
其中，Ue为所述交流接触器的预设额定电压有效值；
根据所述交流接触器的当前交流电压采样值uins[n]和所述比值计算交流电压有效值URMS[n]，计算公式为：
其中，uins[n]为当前交流电压采样值。
正常情况下，电压每个周波的波形基本上是相似的，因此，在未发生晃电时，每个周波内的比值R[n]是基本一致的；如果发生晃电，按当前的比值R[n]来反算对应的交流电压有效值，交流电压有效值应当小于预设的失压定值；当前交流电压采样值为uins[n]，将其与对应的比值R[n]相乘，计算出该交流电压采样值对应的峰值，从而计算出对应的交流电压有效值URMS[n]。
通过额定电压峰值与一个周期内交流电压采样值的均值的比值，以及当前交流电压采样值即可精确计算出交流接触器的励磁线圈两端的交流电压有效值，以便后续结合预设失压定值精确判断是否发生晃电。这里，一个周期选取1s。
可选地，在本发明的一个或多个实施例中，在晃电发生并根据所述交流电流控制切换为所述直流电流回路模块为所述交流接触器供电后，所述主控制模块还用于在超出预设晃电保持允许时间并未检测到晃电恢复时分别控制所述正向直流开关和负向直流开关断开，并控制所述交流电压回路模块中的交流开关闭合，所述交流接触器进入释放状态。通过在超出预设晃电保持允许时间并未检测到晃电恢复时分别控制所述正向直流开关和负向直流开关断开，并控制所述交流接触器进入释放状态，可以方便后续晃电恢复后顺利启动吸合，恢复供电。
在本发明的一个或多个实施例中，所述主控制模块还用于记录当前一个周期(包括5个周波)的所述交流电压采样值，计算其与一个更新周期(24小时)前的预设周期数(5个周期)的交流电压的余弦相似度；当所述余弦相似度低于预设阈值时，重新计算并更新记录的比值R[n]；
其中，一个周期包括5个完整的交流电压周波。
通过计算当前一个周期的所述交流电压采样值与一个更新周期前的预设周期数的交流电压的余弦相似度，可以判断交流电压是否发生较大波动，并在发生较大波动时，通过重新计算所述比值，进而可以更加准确得到交流电压有效值，从而更加准确判断是否发生晃电。
如图2所示，本发明还提供了一种自适应电动机控制回路防晃电方法，其采用所述的自适应电动机控制回路防晃电装置，其特征在于，包括如下步骤：
S1：刚上电时，控制正向直流开关和负向直流开关断开，控制所述交流电压回路模块中的交流开关闭合，所述交流接触器吸合并通过所述交流电压回路模块供电；
S2：根据所述交流接触器线圈两端接入的交流电压回路模块输出的交流电流采样值计算交流电流有效值以及所述交流接触器的吸合保持电流有效值；
S3：分别将正向DC/DC可调电源和负向DC/DC可调电源的输出直流电流设置为所述吸合保持电流有效值，并基于波形拟合预测法实时计算交流接触器励磁线圈两端的交流电压有效值；
S4：根据所述交流电压有效值判断是否发生晃电，并在发生晃电时检测当前交流电流采样值，若当前交流电流采样值为正值且其相位在预设相位区间内时，则控制正向直流开关闭合，并切换到所述正向DC/DC可调电源供电；若当前交流电流采样值为负值其相位在预设相位区间内时，则所述负向直流开关闭合，并切换到所述负向DC/DC可调电源供电；
S5：在预设的晃电保持允许时间内根据所述交流电压有效值判断晃电是否恢复，并在晃电恢复且当前为所述正向DC/DC可调电源为所述交流接触器供电时选取所述交流电流采样值为正值且大于所述吸合保持电流有效值所的时刻控制所述正向直流开关断开，并切换至所述交流电压回路模块为所述交流接触器供电；以及在晃电恢复且当前为所述负向DC/DC可调电源为所述交流接触器供电，则选取所述交流电流采样值为负值且大于所述吸合保持电流有效值的时刻控制所述负向直流开关断开，并切换至所述交流电压回路模块为所述交流接触器供电；
S6：若超出预设的晃电保持允许时间仍未检测到晃电恢复时，分别控制所述正向直流开关和负向直流开关断开，并控制所述交流接触器进入释放状态；
S7：在所述交流接触器进入释放状态时，若根据所述交流电压有效值判断晃电恢复，则等待预设的电动机分批延时再启动时间或接收到电动机启动确认信号后控制所述交流电压回路模块中的交流开关闭合，所述交流接触器稳定吸合，并重复上述步骤。
本发明的自适应电动机控制回路防晃电方法，正常工作时通过所述交流电压回路模块为所述交流接触器供电，并根据所述模拟量采集模块采集的交流电压，基于波形拟合预测法实时计算所述交流接触器的励磁线圈两端的交流电压有效值，进而准确判断是否发生晃电，在晃电发生时根据采集的交流电流控制直流电流回路模块为交流接触器输出连续可调的正向直流电流和负向直流电流，从而在线自适应匹配交流接触器，而不需要测量或设置交流接触器内阻，切换选择策略可以避免在不同供电源切换时电流过冲而造成的交流接触器振动或冲击问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种自适应电动机控制回路防晃电装置,其特征在于：包括交流电压回路模块、直流电流回路模块、模拟量采集模块、电压转换模块和主控制模块；
所述交流电压回路模块的输出端接入交流接触器的励磁线圈两端，用于向所述交流接触器提供交流电压；
所述直流电流回路模块的输入端接入电网电源，输出端接入所述交流接触器的励磁线圈两端，用于向所述交流接触器提供可调的直流电流；
所述模拟量采集模块分别与所述交流电压回路模块和主控制模块电连接，用于采集所述交流电压回路模块的交流电压和交流电流，并发送至所述主控制模块；
所述电压转换模块分别与所述直流电流回路模块和主控制模块电连接，用于将所述直流电流回路模块输出的直流电压进行电压转换，并为所述主控制模块供电；
所述主控制模块，用于根据所述模拟量采集模块采集的交流电压判断是否存在晃电发生或晃电恢复，在晃电发生时根据所述交流电流控制所述直流电流回路模块输出直流电流并为所述交流接触器供电，以及在晃电恢复时控制所述交流电压回路模块输出交流电压并为所述交流接触器供电；
所述主控制模块根据所述模拟量采集模块采集的交流电压判断是否存在晃电发生或晃电恢复的具体实现为：
获取所述模拟量采集模块采集的交流电压，并基于波形拟合预测法实时计算所述交流接触器的励磁线圈两端的交流电压有效值；
将所述交流电压有效值与预设失压定值比较，并在所述交流电压有效值小于预设失压定值时，确定发生晃电，并在所述交流电压有效值恢复至大于预设失压定值超过预设延时时间时，确定为晃电恢复；
所述基于波形拟合预测法实时计算所述交流接触器的励磁线圈两端的交流电压有效值的具体实现为：
在所述交流接触器稳定吸合后，所述模拟量采集模块采集所述交流接触器励磁线圈两端的交流电压采样值；
通过过零点识别一个采样周波内第一个至最后一个交流电压采样值；
计算一个周波内交流电压每个采样点对应的采样值的均值uavg[n]，n的取值范围为1至N，N为一个周波内交流电压的采样点个数；
计算额定电压峰值与交流电压每个采样点对应的采样值的均值的比值R[n]，计算公式为：
其中，Ue为所述交流接触器的预设额定电压有效值；
根据所述交流接触器的当前交流电压采样值uins[n]和所述比值计算交流电压有效值URMS[n]，计算公式为：
其中，uins[n]为当前交流电压采样值。
2.根据权利要求1所述的自适应电动机控制回路防晃电装置,其特征在于：所述直流电流回路模块包括AC/DC开关电源、超级储能电容、正向DC/DC可调电源、负向DC/DC可调电源、正向直流开关和负向直流开关；
所述AC/DC开关电源的输入端接入所述交流电压回路模块输出的电网交流电压，并用于将电网交流电压转换为直流电压；
所述超级储能电容，用于将所述AC/DC开关电源输出的直流电压转换为电能并进行存储；
所述正向DC/DC可调电源，用于在发生晃电且所述主控制模块根据切换选择策略控制所述正向直流开关闭合时将所述超级储能电容输出的直流电压转换为与所述交流接触器的吸合保持电流有效值等同大小的正向直流电流，并输出至所述交流接触器；
所述负向DC/DC可调电源，用于在发生晃电且所述主控制模块根据切换选择策略控制所述负向直流开关闭合时将所述超级储能电容输出的直流电压转换为与所述交流接触器的吸合保持电流有效值等同大小的负向直流电流，并输出至所述交流接触器。
3.根据权利要求2所述的自适应电动机控制回路防晃电装置,其特征在于：所述切换选择策略具体包括：
晃电发生时，若当前交流电流采样值为正值且其相位在预设相位区间内时，则所述主控制模块控制所述正向直流开关闭合，并切换到所述正向DC/DC可调电源供电；若当前交流电流采样值为负值其相位在预设相位区间内时，则所述主控制模块控制所述负向直流开关闭合，并切换到负向DC/DC可调电源供电。
4.根据权利要求2所述的自适应电动机控制回路防晃电装置,其特征在于：所述交流接触器的吸合保持电流有效值的确定方式为：
检测到所述交流接触器稳定吸合后，根据所述交流接触器线圈两端接入的交流电压回路模块输出的交流电流采样值计算交流电流有效值；
计算预设周期内所有所述交流电压回路模块的交流电流有效值的平均值，并将预设周期内所述交流电流有效值的平均值作为所述交流接触器的吸合保持电流有效值。
5.根据权利要求4所述的自适应电动机控制回路防晃电装置,其特征在于：所述在晃电恢复时控制所述交流电压回路模块输出交流电压并为所述交流接触器供电的具体实现为：
若当前为所述正向DC/DC可调电源为所述交流接触器供电，则选取所述交流电流采样值为正值且大于所述吸合保持电流有效值的时刻控制所述正向直流开关断开，并切换至所述交流电压回路模块为所述交流接触器供电；
若当前为所述负向DC/DC可调电源为所述交流接触器供电，则选取所述交流电流采样值为负值且大于所述吸合保持电流有效值的时刻控制所述负向直流开关断开，并切换至所述交流电压回路模块为所述交流接触器供电。
6.根据权利要求2所述的自适应电动机控制回路防晃电装置,其特征在于：在晃电发生并根据所述交流电流控制切换为所述直流电流回路模块为所述交流接触器供电后，所述主控制模块还用于在超出预设晃电保持允许时间并未检测到晃电恢复时分别控制所述正向直流开关和负向直流开关断开，所述交流接触器进入释放状态。
7.根据权利要求1所述的自适应电动机控制回路防晃电装置,其特征在于：所述主控制模块还用于记录当前一个周期的所述交流电压采样值，计算其与一个更新周期前的预设周期数的交流电压的余弦相似度；当所述余弦相似度低于预设阈值时，重新计算并更新记录的比值R[n]；
其中，一个周期包括多个完整的交流电压周波。
8.一种自适应电动机控制回路防晃电方法，其采用权利要求2-6任一项所述的自适应电动机控制回路防晃电装置，其特征在于，包括如下步骤：
刚上电时，控制正向直流开关和负向直流开关断开，控制所述交流电压回路模块中的交流开关闭合，所述交流接触器吸合并通过所述交流电压回路模块供电；
根据所述交流接触器线圈两端接入的交流电压回路模块输出的交流电流采样值计算交流电流有效值以及所述交流接触器的吸合保持电流有效值；
分别将正向DC/DC可调电源和负向DC/DC可调电源的输出直流电流设置为所述吸合保持电流有效值，并基于波形拟合预测法实时计算交流接触器励磁线圈两端的交流电压有效值；
根据所述交流电压有效值判断是否发生晃电，并在发生晃电时检测当前交流电流采样值，若当前交流电流采样值为正值且其相位在预设相位区间内时，则控制正向直流开关闭合，并切换到所述正向DC/DC可调电源供电；若当前交流电流采样值为负值其相位在预设相位区间内时，则所述负向直流开关闭合，并切换到所述负向DC/DC可调电源供电；
在预设的晃电保持允许时间内根据所述交流电压有效值判断晃电是否恢复，并在晃电恢复且当前为所述正向DC/DC可调电源为所述交流接触器供电时选取所述交流电流采样值为正值且大于所述吸合保持电流有效值的时刻控制所述正向直流开关断开，并切换至所述交流电压回路模块为所述交流接触器供电；以及在晃电恢复且当前为所述负向DC/DC可调电源为所述交流接触器供电，则选取所述交流电流采样值为负值且大于所述吸合保持电流有效值的时刻控制所述负向直流开关断开，并切换至所述交流电压回路模块为所述交流接触器供电；
若超出预设的晃电保持允许时间仍未检测到晃电恢复时，分别控制所述正向直流开关和负向直流开关断开，并控制所述交流接触器进入释放状态；
在所述交流接触器进入释放状态时，若根据所述交流电压有效值判断晃电恢复，则等待预设的电动机分批延时再启动时间或接收到电动机启动确认信号后控制所述交流电压回路模块中的交流开关闭合，所述交流接触器稳定吸合，并重复上述步骤；
所述基于波形拟合预测法实时计算所述交流接触器的励磁线圈两端的交流电压有效值具体包括如下步骤：
在所述交流接触器稳定吸合后，所述模拟量采集模块采集所述交流接触器励磁线圈两端的交流电压采样值；
通过过零点识别一个采样周波内第一个至最后一个交流电压采样值；
计算一个周波内交流电压每个采样点对应的采样值的均值uavg[n]，n的取值范围为1至N，N为一个周波内交流电压的采样点个数；
计算额定电压峰值与交流电压每个采样点对应的采样值的均值的比值R[n]，计算公式为：
其中，Ue为所述交流接触器的预设额定电压有效值；
根据所述交流接触器的当前交流电压采样值uins[n]和所述比值计算交流电压有效值URMS[n]，计算公式为：
其中，uins(n]为当前交流电压采样值。
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