專利名稱：全寬電壓接觸器控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于單片機(jī)與脈沖寬度調(diào)制(簡稱PWM)控制的全寬電壓接觸器控 制器，屬于接觸器領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前文獻(xiàn)中對接觸器控制器已有許多論述，張培銘等在《電工電能新技術(shù)》2002年第4 期發(fā)表的論文"智能交流接觸器零電流分?jǐn)嗫刂萍夹g(shù)"，
張培銘等為發(fā)明人的發(fā)明專利"一種智能交流接觸器"(專利號為ZL00214192. 2)介 紹了經(jīng)整流后采用微處理器控制主控元件使接觸器起動(dòng)，接觸器起動(dòng)結(jié)束后，關(guān)斷主控元件 ，在要求開斷接觸器時(shí)，微處理器關(guān)斷續(xù)流元件，陳麗輝2005年的碩士學(xué)位論文"可通信智 能直流接觸器的設(shè)計(jì)與研究"介紹了對于智能直流接觸器采用單片機(jī)進(jìn)行高電壓強(qiáng)電流激磁 起動(dòng)控制，起動(dòng)完成后進(jìn)行接觸器小電流激磁保持，在要求開斷時(shí)經(jīng)單片機(jī)控制關(guān)斷小電流 激磁，無論是交流接觸器或直流接觸器控制都采用直流控制方式，但是只能應(yīng)用于某個(gè)電壓 等級，也就是只能實(shí)現(xiàn)在某個(gè)電壓等級如220V或380V等的等級下寬電壓波動(dòng)的應(yīng)用，不能實(shí) 現(xiàn)交直流接觸器真正完全寬電壓控制，也就是不能應(yīng)用于幾個(gè)電壓等級，如既可應(yīng)用于220V 等級寬電壓波動(dòng)，又可應(yīng)用于380V等級寬電壓波動(dòng)，又可應(yīng)用于110V等級寬電壓波動(dòng)等等， 其主要的原因在于同一個(gè)電路無法實(shí)現(xiàn)不同電壓等級下的起動(dòng)控制，另外，由于接觸器保持 時(shí)所需能量由控制器內(nèi)控制電源提供，造成控制電源的容量太大，提高了成本，不符合當(dāng)前 節(jié)能降耗的精神。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種基于單片機(jī)與PWM控制的能夠?qū)崿F(xiàn)交直流接觸器完全寬電壓運(yùn) 行的全寬電壓接觸器控制器。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，它包括整流橋，PWM強(qiáng)電流激磁開關(guān)管，PWM續(xù)流與分?jǐn)嚅_ 關(guān)管，電壓采樣電路，二極管l， 二極管2，單片機(jī)，開關(guān)電源，接觸器線圈E;其特征在于
電源的二端分別接整流橋的交流側(cè)，整流橋的正端分別接PWM強(qiáng)電流激磁開關(guān)管的集電 極或漏極、電壓采樣電路的輸入端l與開關(guān)電源的輸入端l， PWM強(qiáng)電流激磁開關(guān)管的發(fā)射極 或源極分別與接觸器線圈的一端、PWM續(xù)流與分?jǐn)嚅_關(guān)管的發(fā)射極或源極相接，整流橋的負(fù)端分別和開關(guān)電源的另一輸入端2、電壓采樣電路的另一輸入端2、接觸器線圈的另一端、 PWM續(xù)流與分?jǐn)嚅_關(guān)管的集電極或漏極相接，電壓采樣電路的二個(gè)輸出端3和4分別接到單片 機(jī)的二個(gè)輸入端1和2，開關(guān)電源的二個(gè)輸出端3和4分別與單片機(jī)的電源端6和7相接，單片機(jī) 的一個(gè)輸出口3與二極管1的陽極相接，二極管1的陰極與PWM強(qiáng)電流激磁開關(guān)管的控制極(基 極或柵極)相接，單片機(jī)的另一個(gè)輸出口5與二極管2的陽極相接，二極管2的陰極與PWM續(xù)流 與分?jǐn)嚅_關(guān)管的控制極(基極或柵極)相接，單片機(jī)的第三個(gè)輸出口4與P麗強(qiáng)電流激磁開關(guān) 管的發(fā)射極或源極相接。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比實(shí)現(xiàn)交直流接觸器完全寬電壓運(yùn)行，并具有開關(guān)電源的容量很小 ，控制方便，成本低，節(jié)能，工作可靠穩(wěn)定，應(yīng)用性更強(qiáng)等特點(diǎn)。本發(fā)明控制器的單片機(jī)根 據(jù)電源電壓的大小，無須PWM控制電路和續(xù)流控制電路環(huán)節(jié)，通過二極管直接對開關(guān)管進(jìn)行 PWM強(qiáng)激磁控制與續(xù)流、分?jǐn)嗫刂?，?shí)現(xiàn)交直流接觸器跨幾個(gè)電壓等級的真正寬電壓控制， 如交流接觸器從24V到380V，直流接觸器從24V到440V的真正完全寬電壓控制，接觸器吸持時(shí) 改變PWM控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行，吸持所需能量不是由開關(guān)電源提供，而是由電源提供， 而且開關(guān)電源僅提供單片機(jī)所需微小能量，大幅度減小了開關(guān)電源的容量，由于該控制器又 沒有PWM控制電路和續(xù)流控制電路環(huán)節(jié)，成本也大幅度降低。


圖1為本發(fā)明的電路示意框圖。
圖2為本發(fā)明實(shí)施一的電路示意框圖。
圖3為本發(fā)明實(shí)施二的電路示意框圖。
圖4為本發(fā)明實(shí)施三的電路示意框圖。
圖5為本發(fā)明實(shí)施例四的電路示意框圖。
圖6為本發(fā)明實(shí)施例五的電路示意框圖。
圖7為本發(fā)明實(shí)施例六的電路示意框圖。
圖8為本發(fā)明實(shí)施例七的電路示意框圖。
圖9為本發(fā)明實(shí)施例八的電路示意框圖。
圖10為本發(fā)明實(shí)施例九的電路示意框圖。
其中B為整流橋，C為PWM強(qiáng)電流激磁MOSFET開關(guān)管，F(xiàn)為PWM續(xù)流與分?jǐn)郙OSFET開關(guān) 管，G為電壓采樣電路，Dl為二極管l， D2為二極管2，D為二極管3， I為單片機(jī)，J為開關(guān) 電源，A為電源，E為接觸器線圈。
具體實(shí)施方式
由圖1可知，電源A的二端分別接整流橋B的交流側(cè)，整流橋B的正端分別接PWM強(qiáng)電流激 磁開關(guān)管C的集電極或漏極、電壓采樣電路G的輸入端1與開關(guān)電源J的輸入端1， PWM強(qiáng)電流激 磁開關(guān)管C的發(fā)射極或源極分別與接觸器線圈E的一端、PWM續(xù)流與分?jǐn)嚅_關(guān)管F的發(fā)射極或源 極相接，整流橋B的負(fù)端分別和開關(guān)電源J的另一輸入端2、電壓采樣電路G的另一輸入端2、 接觸器線圈E的另一端、PWM續(xù)流與分?jǐn)嚅_關(guān)管F的集電極或漏極相接，電壓采樣電路G的二個(gè) 輸出端3和4分別接到單片機(jī)I的二個(gè)輸入端1和2，開關(guān)電源J的二個(gè)輸出端3和4分別與單片機(jī) I的電源端6和7相接，單片機(jī)I的一個(gè)輸出口3與二極管1 Dl的陽極相接，二極管l Dl的陰極 與PWM強(qiáng)電流激磁開關(guān)管C的控制極(基極或柵極)相接，單片機(jī)I的另一個(gè)輸出口5與二極管 2 D2的陽極相接，二極管2 D2的陰極與PWM續(xù)流與分?jǐn)嚅_關(guān)管F的控制極(基極或柵極)相接 ，單片機(jī)I的第三個(gè)輸出口4與PWM強(qiáng)電流激磁開關(guān)管C的發(fā)射極或源極相接。
當(dāng)單片機(jī)經(jīng)電壓采樣電路檢測到電源電壓后，根據(jù)電源電壓的大小，單片機(jī)無須PWM控 制電路和續(xù)流控制電路環(huán)節(jié)，以不同的PWM的頻率與占空比通過二極管直接控制PWM強(qiáng)電流激 磁開關(guān)管工作，在PWM強(qiáng)電流激磁開關(guān)管關(guān)斷時(shí)間接觸器線圈電流通過PWM續(xù)流與分?jǐn)嚅_關(guān)管 續(xù)流，實(shí)現(xiàn)全寬電源電壓下的強(qiáng)激磁啟動(dòng)，在接觸器啟動(dòng)完成后，由于所需保持能量很小， 由單片機(jī)改變PWM的頻率與占空比通過二極管直接控制PWM強(qiáng)電流激磁開關(guān)管工作，PWM續(xù)流 與分?jǐn)嚅_關(guān)管仍然處于續(xù)流狀態(tài)，使接觸器線圈處于小功率狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行，吸持所需 能量不是由開關(guān)電源提供，而是由電源提供，而且開關(guān)電源僅提供單片機(jī)所需微小能量，當(dāng) 單片機(jī)檢測到接觸器開斷信號后，立即通過二極管直接關(guān)斷PWM強(qiáng)電流激磁開關(guān)管與PWM續(xù)流 與分?jǐn)嚅_關(guān)管，實(shí)現(xiàn)了快速分?jǐn)?，由于調(diào)節(jié)PWM的頻率與占空比，實(shí)現(xiàn)交直流接觸器完全寬 電壓運(yùn)行，并具有開關(guān)電源的容量很小，控制方便，成本低，節(jié)能，工作可靠穩(wěn)定，應(yīng)用性 更強(qiáng)等特點(diǎn)。
實(shí)施例一
從圖2可知，將所述的PWM強(qiáng)電流激磁開關(guān)管采用PWM強(qiáng)電流激磁IGBT開關(guān)管，將所述的 PWM續(xù)流與分?jǐn)嚅_關(guān)管采用PWM續(xù)流與分?jǐn)郔GBT開關(guān)管(絕緣柵雙極晶體管)。其他部分結(jié)構(gòu) 與實(shí)施例一相同。
實(shí)施例二
從圖3可知，將所述的PWM強(qiáng)電流激磁開關(guān)管采用PWM強(qiáng)電流激磁晶體三極管開關(guān)管，將 所述的PWM續(xù)流與分?jǐn)嚅_關(guān)管采用PWM續(xù)流與分?jǐn)嗑w三極管開關(guān)管。其他部分結(jié)構(gòu)與實(shí)施例 一相同。
實(shí)施例三
6從圖4可知，將所述的PWM強(qiáng)電流激磁開關(guān)管采用P麗強(qiáng)電流激磁MOSFET開關(guān)管，將所述 的PWM續(xù)流與分?jǐn)嚅_關(guān)管采用PWM續(xù)流與分?jǐn)郙OSFET開關(guān)管(場效應(yīng)管)。其他部分結(jié)構(gòu)與實(shí) 施例一相同。
值得一提的是，本發(fā)明的PWM強(qiáng)電流激磁開關(guān)管與PWM續(xù)流與分?jǐn)嚅_關(guān)管并不限定于上述 實(shí)施例，其PWM強(qiáng)電流激磁開關(guān)管與PWM續(xù)流與分?jǐn)嚅_關(guān)管可以是IGBT或晶體三極管或MOSFET 中的任意一種。例如圖5、圖6、圖7、圖8、圖9、圖10中的PWM強(qiáng)電流激磁開關(guān)管與PWM續(xù)流 與分?jǐn)嚅_關(guān)管就是分別采用上述三種IGBT或晶體三極管或MOSFET的結(jié)構(gòu)。
因此，本發(fā)明所述的PWM強(qiáng)電流激磁開關(guān)管與PWM續(xù)流與分?jǐn)嚅_關(guān)管可以是上述三種器件 的任意一種。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例。本發(fā)明并不僅局限于上述三中器件。
權(quán)利要求
權(quán)利要求11. 一種全寬電壓接觸器控制器，它包括整流橋(B)，PWM強(qiáng)電流激磁開關(guān)管(C)，PWM續(xù)流與分?jǐn)嚅_關(guān)管(F)，電壓采樣電路(G)，二極管1(D1)，二極管2(D2)，單片機(jī)(I)，開關(guān)電源(J)，接觸器線圈(E)；其特征在于電源(A)的二端分別接整流橋(B)的交流側(cè)，整流橋(B)的正端分別接PWM強(qiáng)電流激磁開關(guān)管(C)的集電極或漏極、電壓采樣電路(G)的輸入端1與開關(guān)電源(J)的輸入端1，PWM強(qiáng)電流激磁開關(guān)管(C)的發(fā)射極或源極分別與接觸器線圈(E)的一端、PWM續(xù)流與分?jǐn)嚅_關(guān)管(F)的發(fā)射極或源極相接，整流橋(B)的負(fù)端分別和開關(guān)電源(J)的另一輸入端2、電壓采樣電路(G)的另一輸入端2、接觸器線圈(E)的另一端、PWM續(xù)流與分?jǐn)嚅_關(guān)管(F)的集電極或漏極相接，電壓采樣電路(G)的二個(gè)輸出端3和4分別接到單片機(jī)(I)的二個(gè)輸入端1和2，開關(guān)電源(J)的二個(gè)輸出端3和4分別與單片機(jī)(I)的電源端6和7相接，單片機(jī)(I)的一個(gè)輸出口3與二極管1(D1)的陽極相接，二極管1(D1)的陰極與PWM強(qiáng)電流激磁開關(guān)管(C)的控制極相接，單片機(jī)(I)的另一個(gè)輸出口5與二極管2(D2)的陽極相接，二極管2(D2)的陰極與PWM續(xù)流與分?jǐn)嚅_關(guān)管(F)的控制極相接，單片機(jī)(I)的第三個(gè)輸出口4與PWM強(qiáng)電流激磁開關(guān)管(C)的發(fā)射極或源極相接。
2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的全寬電壓接觸器控制器，其特征在于 所述的PWM強(qiáng)電流激磁開關(guān)管為P麗強(qiáng)電流激磁IGBT開關(guān)管，所述的PWM續(xù)流與分?jǐn)嚅_關(guān)管為 PWM續(xù)流與分?jǐn)郔GBT開關(guān)管。
3、根據(jù)權(quán)利要求l所述的全寬電壓接觸器控制器，其特征在于 所述的PWM強(qiáng)電流激磁開關(guān)管為PWM強(qiáng)電流激磁晶體三極管開關(guān)管，所述的PWM續(xù)流與分?jǐn)嚅_ 關(guān)管為PWM續(xù)流與分?jǐn)嗑w三極管開關(guān)管。
4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的全寬電壓接觸器控制器，其特征在于 所述的PWM強(qiáng)電流激磁開關(guān)管為PWM強(qiáng)電流激磁MOSFET開關(guān)管，所述的PWM續(xù)流與分?jǐn)嚅_關(guān)管 為PWM續(xù)流與分?jǐn)郙OSFET開關(guān)管。
5.根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3或4所述的全寬電壓接觸器控制器，其特征在于所述的PWM強(qiáng)電流激磁開關(guān)管與PWM續(xù)流與分?jǐn)嚅_關(guān)管是IGBT或晶體三極管或 MOSFET中的任意一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種全寬電壓接觸器控制器，其包括整流橋，PWM(脈沖寬度調(diào)制)強(qiáng)電流激磁開關(guān)管，PWM續(xù)流與分?jǐn)嚅_關(guān)管，電壓采樣電路，二極管1，二極管2，單片機(jī)，開關(guān)電源，單片機(jī)經(jīng)電壓采樣電路檢測到電源電壓后，單片機(jī)根據(jù)電源電壓的大小與不同工作狀態(tài)，無須PWM控制電路和續(xù)流控制電路環(huán)節(jié)，通過二極管直接對開關(guān)管進(jìn)行不同的PWM的頻率與占空比的強(qiáng)激磁控制與續(xù)流、分?jǐn)嗫刂?，吸持所需能量直接由電源提供，開關(guān)電源僅提供單片機(jī)所需微小能量，實(shí)現(xiàn)交直流接觸器完全寬電壓運(yùn)行，并具有開關(guān)電源的容量很小，控制方便，成本低，節(jié)能，工作可靠穩(wěn)定，應(yīng)用性更強(qiáng)等特點(diǎn)。
文檔編號H01H47/22GK101510485SQ20091030099
公開日2009年8月19日 申請日期2009年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月20日
發(fā)明者于季剛, 張培銘, 陳麗安, 陳志英, 鮑光海 申請人:廈門理工學(xué)院;福州大學(xué)