1. 双线圈双稳态永磁接触器的平滑切换控制装置,包括供电模块、微处理器、合分闸双向切换控制模块、电容电压隔离检测模块、合分闸电容充电模块和功率开关管驱动模块;
其中,微处理器的输入端连接电容电压隔离检测模块的输出端,微处理器的输出端连接功率开关管驱动模块的输入端,功率开关管驱动模块的输出端分别连接合分闸电容充电模块和合分闸双向切换控制模块,同时,合分闸电容充电模块分别与电容电压隔离检测模块、合分闸双向切换控制模块相连,供电模块分别与各模块相连,为其供电;电容电压隔离检测模块包括第一光电隔离线性放大器(U1)和第二光电隔离线性放大器(U2);其特征在于:合分闸双向切换控制模块包括如下连接关系:第一熔断器(FU1)的一端与供电模块的一端相连;第一熔断器(FU1)的另一端、第一电容(C1)一端、第一整流桥(D0)的交流输入的一端相连接;供电模块的另一端、第一电容(C1)另一端、第一整流桥(D0)的交流输入的另一端相连接;第一整流桥(D0)的正极、第九功率开关管(Q9)的集电极、第九二极管(D9)的阴极、第十功率开关管(Q10)的集电极、第十二极管(D10)的阴极相连;第一整流桥(D0)的负极、第一电阻(R1)一端、合闸电解电容(C2)的负极、第五二极管(D5)的阳极、第五功率开关管(Q5)发射极、第七二极管(D7)的阳极、第七功率开关管(Q7)发射极、第二电阻(R2)另一端、分闸电解电容(C3)的负极、第四二极管(D4)的阳极、第四功率开关管(Q4)发射极、第二二极管(D2)的阳极、第二功率开关管(Q2)发射极相连;第九二极管(D9)阳极、第九功率开关管(Q9)的发射极、第六电阻(R6)的一端、第六二极管(D6)的阴极、第六功率开关管(Q6)的集电极、第八二极管(D8)的阴极、第八功率开关管(Q8)的集电极相连;第十二极管(D10)阳极、第十功率开关管(Q10)的发射极、第三电阻(R3)的一端、第一二极管(D1)的阴极、第一功率开关管(Q1)的集电极、第三二极管(D3)的阴极、第三功率开关管(Q3)的集电极相连;第一电阻(R1)另一端、第四电阻(R4)一端、电容电压隔离检测模块的第一光电隔离线性放大器(U1)的采样输入正端相连;第四电阻(R4)另一端、合闸电解电容(C2)正极、第三电阻(R3)另一端相连;第二电阻(R2)另一端、第五电阻(R5)一端、电容电压隔离检测模块的第二光电隔离线性放大器(U2)的采样输入正端相连;第五电阻(R5)另一端、分闸电解电容(C3)正极、第六电阻(R6)另一端相连;第一二极管(D1)阳极、第一功率开关管(Q1)发射极、第十一二极管(D11)阳极相连;第十一二极管(D11)阴极、第二二极管(D2)阴极、第二功率开关管(Q2)集电极、分闸线圈的接线端子(JP1)的一端相连;第三二极管(D3)阳极、第三功率开关管(Q3)发射极、第十二二极管(D12)阳极相连;第四二极管(D4)阴极、第十二二极管(D12)阴极、第四功率开关管(Q4)集电极、合闸线圈的接线端子(JP2)的一端相连;第十四二极管(D14)阳极、第八二极管(D8)阳极、第八功率开关管(Q8)发射极相连;第十四二极管(D14)阴极、第七二极管(D7)阴极、第七功率开关管(Q7)集电极、合闸线圈的接线端子(JP2)的另一端相连;第十三二极管(D13)阳极、第六二极管(D6)阳极、第六功率开关管(Q6)发射极相连;第十三二极管(D13)阴极、第五二极管(D5)阴极、第五功率开关管(Q5)集电极、分闸线圈的接线端子(JP1)的另一端相连;第一功率开关管(Q1)、第二功率开关管(Q2)、第三功率开关管(Q3)、第四功率开关管(Q4)、第五功率开关管(Q5)、第六功率开关管(Q6)、第七功率开关管(Q7)、第八功率开关管(Q8)、第九功率开关管(Q9)、第十功率开关管(Q10)的门极分别由功率开关管驱动模块控制。
2. 根据权利要求1所述双线圈双稳态永磁接触器的平滑切换控制装置,其特征在于:
还包括抗晃电供电电路模块,抗晃电供电电路模块包括第四路工作电压,所述供电模块经抗晃电供电电路模块与所述微处理器、功率开关管驱动模块相连接;所述电容电压隔离检测模块包括合闸电容电压隔离检测模块和分闸电容电压隔离检测模块,所述供电模块包括第二路工作电压;其中,合闸电容电压隔离检测模块包括如下连接关系:第四电容(C4)的一端、供电模块中第二路工作电压的正极、第一光电隔离线性放大器(U1)的第一工作电压正极端相连;所述合分闸双向切换控制模块中第一电阻(R1)和第四电阻(R4)的接点、第五电容(C5)的一端与第一光电隔离线性放大器(U1)的采样输入正端相连;第一光电隔离线性放大器(U1)的采样输入负端和其第一工作电压地端、第五电容(C5)的另一端、第四电容(C4)的另一端与供电模块中第二路工作电压地相连;第七电阻(R7)的一端、第六电容(C6)的一端、第七电容(C7)一端、抗晃电供电电路模块中第四路工作电压地、第一光电隔离线性放大器(U1)的第二工作电压地端相连;第六电容(C6)的另一端、第七电阻(R7)另一端、第八电阻(R8)的一端与第一光电隔离线性放大器(U1)的参考电压输入端相连接;第一电感(L1)的一端连接第一光电隔离线性放大器(U1)的电压输出端,第一电感(L1)另一端、第七电容(C7)另一端与微处理器相连;第八电阻(R8)另一端、抗晃电供电电路模块中第四路工作电压的正极、第一光电隔离线性放大器(U1)的第二工作电压正极端相连;分闸电容电压隔离检测模块与合闸电容电压隔离检测模块连接相同。
3. 根据权利要求2所述双线圈双稳态永磁接触器的平滑切换控制装置,其特征在于:
所述供电模块还包括第一路工作电压;其中,抗晃电供电电路模块包括微处理器抗晃电供电电路、第二功率开关管抗晃电供电电路、第四功率开关管抗晃电供电电路、第六功率开关管抗晃电供电电路、第八功率开关管抗晃电供电电路,微处理器抗晃电供电电路的连接关系如下:第十八二极管(D18)的阳极接供电模块中第一路工作电压的正极;第十八二极管(D18)阴极、第二十法拉电容(C20)正极、第二十一法拉电容(C21)正极、第二十二法拉电容(C22)正极、第二十三电解电容(C23)正极、正向低压降稳压器(U5)的输入工作电压端相连,作为抗晃电供电电路模块中第四路工作电压的正极;第二十法拉电容(C20)负极、第二十一法拉电容(C21)负极、第二十二法拉电容(C22)负极、第二十三电解电容(C23)负极、第二十四电解电容(C24)负极、正向低压降稳压器(U5)的公共地端相连,作为抗晃电供电电路模块中第四路工作电压地;第二十四电解电容(C24)正极、正向低压降稳压器(U5)的输出电压端与所述微处理器相连,作为微处理器工作电压;第二功率开关管抗晃电供电电路连接如下:第六DC-DC模块(P6)的输入端连接供电模块中第二路工作电压;第六DC-DC模块(P6)的输出端正极接第二十二极管(D20)阳极,第二十二极管(D20)阴极、第二十九电解电容(C29)正极、第三十电解电容(C30)正极、第三十一电容(C31)一端相互连接,且输出驱动电压正极;第六DC-DC模块(P6)的输出端负极、第二十九电解电容(C29)负极、第三十电解电容(C30)负极、第三十一电容(C31)另一端相互连接,且输出驱动路电压地;第四功率开关管抗晃电供电电路、第六功率开关管抗晃电供电电路、第八功率开关管抗晃电供电电路与第二功率开关管抗晃电供电电路连接方法相同。
4. 根据权利要求3所述双线圈双稳态永磁接触器的平滑切换控制装置,其特征在于:
还包括电压及掉电检测模块,电压及掉电检测模块的输入端与供电模块相连,输出端与所述微处理器相连接;所述供电模块还包括第三路工作电压;电压及掉电检测模块包括如下连接关系:第二熔断器(FU2)的一端接供电模块的一端;第二熔断器(FU2)另一端、第十六电容(C16)一端、第二整流桥(D15)交流输入一端相连;第十六电容(C16)另一端、第二整流桥(D15)交流输入另一端、供电模块的另一端相连;第二整流桥(D15)的正极与第十六二极管(D16)阳极相连;第十六二极管(D16)阴极、第十三电阻(R13)一端相连;第十七二极管(D17)、第十四电阻(R14)、第十七电解电容(C17)、第十八电容(C18)并联;并联的一端、第十三电阻(R13)另一端、第三光电隔离线性放大器(U3)采样输入正端、第十三电容(C13)一端相连;并联的另一端接光电耦合器(U4)的阳极、第三光电隔离线性放大器(U3)的采样输入负端和其第一工作电压地端、第十三电容(C13)另一端、第十二电容(C12)一端、供电模块中第三路工作电压地相连;第二整流桥(D15)负极、光电耦合器(U4)的阴极相连;光电耦合器(U4)的发射极与所述抗晃电供电电路模块中第四路工作电压地相连;光电耦合器(U4)的集电极、第十五电阻(R15)一端与微处理器相连接;第十五电阻(R15)的另一端与所述抗晃电供电电路模块中的正向低压降稳压器(U5)输出电压端相连;第三光电隔离线性放大器(U3)的第一工作电压正极端、第十二电容(C12)另一端与供电模块中第三路工作电压的正极相连接;第十一电阻(R11)的一端、第十四电容(C14)的一端、第十五电容(C15)一端、抗晃电供电电路模块中第四路工作电压地、第三光电隔离线性放大器(U3)的第二工作电压地端相连;第十四电容(C14)的另一端、第十一电阻(R11)另一端、第十二电阻(R12)的一端接第三光电隔离线性放大器(U3)的参考电压输入端;第三电感(L3)的一端接第三光电隔离线性放大器(U3)的电压输出端;第三电感(L3)另一端、第十五电容(C15)另一端与微处理器相连接;第十二电阻(R12)另一端、抗晃电供电电路模块中第四路工作电压的正极、第三光电隔离线性放大器(U3)的第二工作电压正极端相连接。
5. 根据权利要求1至4中任意一项所述双线圈双稳态永磁接触器的平滑切换控制装置,其特征在于:所述供电模块包括交流电输送器、以及分别与交流电输送器相连的第一整流电路模块、第二整流电路模块和电源供电电路模块;电源供电电路模块包括交流转直流模块;其中,交流电输送器经第一整流电路模块与所述电压及掉电检测模块相连;交流电输送器经电源供电电路模块分别与所述抗晃电供电电路模块、功率开关管驱动模块相连;
交流电输送器经第二整流电路模块与所述合分闸电容充电模块相连。
6. 根据权利要求1所述双线圈双稳态永磁接触器的平滑切换控制装置,其特征在于:
还包括与所述微处理器相连接的输入设备和输出设备。
7. 一种基于权利要求1至6中任意一项所述双线圈双稳态永磁接触器的平滑切换控制装置的控制方法,包括合闸控制方法和分闸控制方法,包括如下步骤:
步骤1.接通供电模块,电容电压隔离检测模块实时采集合分闸双向切换控制模块中合闸电解电容(C2)和分闸电解电容(C3)的电压大小,并与电容额定电压值进行比较后反馈给微处理器;
同时,微处理器根据合闸电解电容(C2)和分闸电解电容(C3)的电压与额定电压值的比较结果,采用两路PWM脉冲信号驱动功率开关管驱动模块控制合分闸电容充电模块,分别为合闸电解电容(C2)和分闸电解电容(C3)进行充电;
其特征在于,所述步骤1之后,合闸控制方法和分闸控制方法分别包括如下步骤:
合闸控制方法包括如下步骤:
步骤2.微处理器采用两路处理过的PWM脉冲信号驱动功率开关管驱动模块,促使合闸电解电容(C2)向合闸线圈正向放电,同时向分闸线圈反向放电;
步骤3.当双线圈双稳态永磁接触器的动铁心运动到合闸的临界位置时,停止合闸电解电容(C2)的放电,在微处理器采用两路处理过的PWM脉冲信号驱动功率开关管驱动模块的作用下,同时切换分闸电解电容(C3)向分闸线圈正向放电、向合闸线圈反向放电,完成合闸操作;
分闸控制方法包括如下步骤:
步骤2.微处理器采用两路处理过的PWM脉冲信号驱动功率开关管驱动模块,促使分闸电解电容(C3)向分闸线圈正向放电,同时向合闸线圈反向放电;
步骤3.当双线圈双稳态永磁接触器的动铁心运动到分闸的临界位置时,停止分闸电解电容(C3)的放电,在微处理器采用两路处理过的PWM脉冲信号驱动功率开关管驱动模块的作用下,同时切换合闸电解电容(C2)向合闸线圈正向放电、向分闸线圈反向放电,完成分闸操作。
8. 根据权利要求7所述一种双线圈双稳态永磁接触器的平滑切换控制装置的控制方法,其特征在于:还包括抗晃电控制方法,包括如下步骤:
步骤A.双线圈双稳态永磁接触器实现正常合闸后,当供电发生晃电时,抗晃电供电电路模块中并联在一起的第二十法拉电容(C20)、第二十一法拉电容(C21)、第二十二法拉电容(C22)放电,并经过正向低压降稳压器(U5)稳压,维持微处理器及抗晃电供电电路模块中的第四路工作电压正常;
步骤B.第二功率开关管抗晃电供电电路中,并联在一起的第二十九电解电容(C29)、第三十电解电容(C30)放电,等待微处理器驱动功率开关管驱动模块控制第二功率开关管(Q2)导通,其余,第四功率开关管抗晃电供电电路、第六功率开关管抗晃电供电电路、第八功率开关管抗晃电供电电路与第二功率开关管抗晃电供电电路的操作相同。