用于控制接觸器裝置的方法和控制單元的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]這里所公開的技術(shù)大體涉及電網(wǎng)絡(luò)中使用的接觸器的領(lǐng)域，并且特別地涉及接觸器的操作由電子器件控制的接觸器。
【背景技術(shù)】
[0002]在電網(wǎng)絡(luò)內(nèi)接觸器經(jīng)常被用于切換大電流。這些接觸器被設(shè)計用于切換各種應(yīng)用中在正常條件期間發(fā)生的負(fù)載電流。接觸器被設(shè)計成以便能夠使電流接通、傳導(dǎo)和斷開。
[0003]電磁操作的接觸器典型地包括在兩個端部位置之間移動的彈簧偏置的電樞。電樞是電磁電路的一部分。在第一端部位置電樞是打開的并且于是電流路徑是打開的，并且在第二端部位置，電樞被閉合并且于是接觸器被閉合，由此提供電路徑。正常情況下接觸器是單穩(wěn)態(tài)裝置并且休息的位置是打開位置，但相反的位置有時使用。在第一端部位置因此沒有電路徑并且電路是打開的，在第二位置電路徑被閉合并且于是電路被閉合。電樞的移動通過給電磁電路的線圈通電來實現(xiàn)，線圈典型地圍繞電樞的部分或者圍繞電磁電路的固定部分卷繞。
[0004]這樣的接觸器的操作使施加電流至線圈成為必需，由此在電磁體中產(chǎn)生磁通。磁通吸引電樞，這迫使接觸器的接觸閉合。接觸器在閉合(也經(jīng)常稱作“接通”或“使接通”)期間需要高的線圈電流，因為電磁體的兩個磁體部件之間的氣隙大并且需要克服電樞中彈簧的彈簧力。當(dāng)保持接觸器閉合、表示為“保持狀態(tài)”時，氣隙小并且低的線圈電流是足夠的。
[0005]為了確保可靠的接觸接通，在切換至具有低電流的保持狀態(tài)之前，高電流被施加至線圈持續(xù)包括安全余量的固定時間段。閉合期間的高電流的施加創(chuàng)建了線圈中的損失和增加的溫度，并且在接觸器已閉合之后的具有高電流的時段導(dǎo)致浪費的能量。浪費的能量對應(yīng)于不必要的附加的供給功率，伴隨著勢必造成增加的成本。操作能量經(jīng)常由具有有限容量的源供給并且因此期望使所使用的能量最小化。浪費的能量還增加了線圈以及其他電子器件中的溫度，這可能會不利地影響它們的功能并降低它們的操作時間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本教導(dǎo)的目的是解決或至少部分減輕以上提到的問題中的一個或多個。
[0007]目的根據(jù)第一方面通過一種在用于使接觸器裝置閉合的控制單元中執(zhí)行的方法來實現(xiàn)。接觸器裝置可在電流被允許在電流路徑中流動的閉合位置與電流路徑被斷開的打開位置之間移動。控制單元被配置成使得能夠?qū)崿F(xiàn)通過給電磁電路的線圈通電而在閉合位置與打開位置之間的移動。方法包括:跨線圈施加電壓;在第一時間段期間確定經(jīng)過線圈的電流和跨線圈的電壓，并且基于其估計出針對預(yù)測如果接觸器裝置要停留在打開位置時的經(jīng)過線圈的電流的行為的模型的模型參數(shù);和在第一時間段結(jié)束之后測量經(jīng)過線圈的電流并且確定在一方面測量出的電流與另一方面模型的預(yù)測電流之間的差異，并且重復(fù)測量和確定直到通過在電流上的差異檢測到從打開位置到閉合位置的狀態(tài)改變。
[0008]用于使接觸器裝置閉合的方法使得能夠?qū)崿F(xiàn)減低的吸合能量的使用，并且因此提供了較低的能量消耗。這可以通過減少功率供給的需要、例如通過對電容器組或其尺寸的減輕了的要求而降低了成本。減少的能量浪費還使得能夠?qū)崿F(xiàn)在線圈和其他電子器件上的降低的溫度，延長了操作時間以及運轉(zhuǎn)。這進(jìn)而也允許接觸器裝置以較高操作頻率、即較高間歇或占空比來運行。
[0009]目的根據(jù)第二方面通過一種用于使接觸器裝置閉合的控制單元來實現(xiàn)。接觸器裝置可在電流被允許在電流路徑中移動的閉合位置與電流路徑被斷開的打開位置之間移動?？刂茊卧慌渲贸墒沟媚軌?qū)崿F(xiàn)通過給電磁電路的線圈通電而在閉合位置與打開位置之間的移動?？刂茊卧慌渲贸?跨線圈施加電壓;在第一時間段期間確定經(jīng)過線圈的電流和跨線圈的電壓，并且基于其估計出針對預(yù)測如果接觸器裝置要停留在打開位置時的經(jīng)過線圈的電流的行為的模型的模型參數(shù);和在第一時間段結(jié)束之后測量經(jīng)過線圈的電流并且確定在一方面測量出的電流與另一方面模型的預(yù)測電流之間的差異，并且重復(fù)測量和確定直到通過在電流上的差異檢測到從打開位置到閉合位置的狀態(tài)改變。
[0010]本教導(dǎo)的進(jìn)一步特征和優(yōu)點將在閱讀以下描述和附圖時變得清楚。
【附圖說明】
[0011]圖1圖示出電磁操作的接觸器裝置。
[0012]圖2圖示出閉合過程期間線圈電流和承載件移動的圖形。
[0013]圖3圖示出作為承載件移動的函數(shù)的線圈的電感的圖形。
[0014]圖4圖示出對于本教導(dǎo)的一方面的在閉合過程期間線圈電流和承載件移動的圖形。
[0015]圖5圖示出呈流程圖形式的本教導(dǎo)的一方面。
[0016]圖6圖示出接觸器裝置的參數(shù)化模型、測量和位置的呈圖形形式的本教導(dǎo)的一方面。
[0017]圖7圖示出本教導(dǎo)的一方面、特別是測量與模型之間的差異。
[0018]圖8圖示出圖1的接觸器裝置的電路圖。
[0019]圖9圖示出在依照本教導(dǎo)的用于控制接觸器裝置的方法的步驟上的流程圖。
[0020]圖10圖示出依照本教導(dǎo)的適于控制接觸器裝置的控制單元。
【具體實施方式】
[0021]在以下描述中，為了說明但非限制的目的，闡述了諸如特定體系結(jié)構(gòu)、接口、技術(shù)等等的具體細(xì)節(jié)以便提供徹底的理解。在其他實例中，公知的裝置、電路、組成部件和方法的詳細(xì)描述被省略以便不會用不必要的細(xì)節(jié)使描述模糊不清。相同的附圖標(biāo)記貫穿描述是指相同或相似的元件。
[0022]圖1圖示出本教導(dǎo)可以應(yīng)用于其上的電磁操作的接觸器裝置I。示例性接觸器裝置I包括被布置成使電路徑3接通或斷開例如以控制電路中的電路徑的接觸部分2。接觸部分2包括移動接觸元件4a，和在下文中表示為固定接觸元件4b、4c的第一與第二固定接觸元件4b、4c。當(dāng)固定接觸元件4b、4c與移動接觸元件4a機械接觸時，有閉合的電路徑3，否則電路徑被斷開(打開)。
[0023]接觸器裝置I進(jìn)一步包括電磁體10。電磁體10包括移動磁體部分5a、固定磁體部分5b和線圈6。在下文中，移動磁體部分5a和固定磁體部分5b的組合也表示為磁體5a、5b。磁體5a、5b可相對于彼此移動并且固定磁體部分5b可以例如被螺栓固定至墻壁或類似物?？梢允荱形的磁體5a、5b例如并且如本領(lǐng)域公認(rèn)地被布置成使得移動U形磁體部分5a的兩個腿部分具有與固定U形磁體部分5b的相應(yīng)的兩個腿部分基本上相同的軸向延伸。U形磁體5a、5b的腿部分因此具有相對的端表面，在其之間創(chuàng)建有氣隙U。需要注意的是，電磁體10可以可替代地以任何其他傳統(tǒng)方式來設(shè)計。因此在移動磁體部分5a與固定磁體部分5b之間有氣隙11，其尺寸取決于接觸器裝置I的狀態(tài)。
[0024]線圈6可以圍繞磁體5a、5b的一個或多個部分卷繞。線圈6被連接至電壓源9并且當(dāng)給線圈6通電時在磁體5a、5b中產(chǎn)生磁場。
[0025]電磁體10被機械地連接至接觸承載件8，在下文中表示為承載件8。特別地，電磁體10的移動磁體部分5a被機械地連接至承載件8。承載件8也被機械地連接至移動接觸元件4a。彈簧元件15(也表示為接觸彈簧)可以于是被布置在承載件8中，以便例如通過被布置在承載件8與移動接觸元件4a之間而使移動接觸元件4a偏置。
[0026]承載件8被布置成使接觸部分2的移動接觸元件4a與接觸部分2的固定接觸元件4b、4c分離，由此使電路徑3斷開。承載件8還被布置成使移動接觸元件4a與固定接觸元件4b、4c之間的接觸閉合，由此使電路徑3閉合并允許電流流動。承載件8被布置成通過可在兩個端部位置之間移動來實現(xiàn)這個。移動進(jìn)而借助于電磁體1來實現(xiàn)。
[0027]當(dāng)線圈6未通電時、即當(dāng)線圈6沒有電流時，彈簧元件7a、7b(也表示為分離彈簧)被布置成將移動磁體部分5a推壓遠(yuǎn)離固定磁體部分5b由此增加氣隙11，并且使接觸器裝置I處于其打開位置、即移動