一种自适应的电磁继电器过零通断控制方法技术

本发明专利技术公开了一种自适应的电磁继电器过零通断控制方法，其特征在于不管电压是否存在谐波及继电器有否抖动，均能自动适应继电器不同开启及关闭提前量，实现过零通断。包括微型控制器、交流电源过零检测电路、继电器触点两端电压检测器、负载电流过零检测器、电磁式继电器、继电器用稳压电源、通断控制信号。所述交流电源过零检测电路用于电压过零检测；所述继电器触点两端电压检测器用于检测触点两端电压；所述负载电流过零检测器用于电流过零检测；所述继电器用直流稳压电源用于对继电器的供电；所述继电器控制触点与负载相接；所述通断控制信号用于接收通断命令；所述控制器实现所有输入信号的采集，并存储和计算及对继电器的控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于控制电器领域中的继电器控制
，涉及一种自适应的电磁继电 器过零通断控制方法。
技术介绍
电磁继电器是一个机械的电磁开关，其基本原理是在给线圈加电时，其产生的磁 场会将衔铁从一种状态转换到另一种状态，使触点接触或断开，因为是金属触点，所以继电 器具有导通电阻非常小，断开阻抗非常大的特点，可以应用来控制大功率的负载。也因为电 磁继电器的通断是机械性的，所以在给继电器加电的时候，触点从一种状态转换到另一种 状态时需要一定的时间，这就是继电器的动作时间。触点从断开状态到接通状态，需要的时 间叫吸合时间；触点从接通状态到断开状态，需要的时间叫断开时间，一般断开时间比吸合 时间小。一般继电器的动作时间在10_120mS，接通及断开的时间也不同，而且具有较大的 个体差异，如随意动作，则有可能产生浪涌电流及拉弧，对电网造成冲击并影响继电器的寿 命。因此，要求继电器能在电压过零点接通及在负载电流过零时断开负载，所采取的控制方 法是在给继电器一个提前吸合时间，在电压过零前提前吸合时间控制继电器导通，这样可 保证在电压过零时，触点刚好接触，避免了浪涌电流；而在断开时，同样在电流过零点前给 继电器一个提前断开时间，在电流过零前提前断开时间控制继电器断开，这样可保证在电 流过零时，触点刚好断开，避免了拉弧；但由于继电器的个体吸合及断开时间差异很大，无 法指定一个统一时间，因此简单地指定一个时间不实用。技术专利ZL200920076196. 7 及ZL200720042341.0均给出了一种电磁继电器过零开关电路，但因这二专利检测继电器 两端电压方法是用过零脉冲形式，在电压存在谐波及继电器有抖动时，无法正确检测到电 压真正过零点时间及触点真正接触时间，因此适应性不强。
技术实现思路
本专利技术专利正是为了解决电压不管 是否存在谐波及继电器是否有抖动，均能自动适应不同继电器不同开启提前量及关闭提前 量，实现自动跟踪，达到电压过零开启，负载电流过零关闭这一目的。本专利技术专利的技术解决方案是，包 括微型控制器、交流电源电压过零检测电路、负载电流过零检测器、继电器触点两端电压检 测器、电磁式继电器、继电器用稳压电源。其中1、电源电压过零检测器输入接电源电压的两端，输出接微型控制器脉冲输入信号 输入端；2、继电器触点两端电压检测器输入接继电器触点两端，输出接微型控制器的AD 转换输入端；3、负载电流过零检测器检测负载电流过零信号，输出接微型控制器的脉冲信号输 入端(此部分如负载性质固定，如纯电容性或纯电阻性负载，可省略，根据电源电压与负载中电流的相位关系，控制器可从电压过零点时间计算电流过零点时间；如负载性质变化，则 不能省略)；4、继电器控制触点与交流负载相接；5、电磁式继电器用直流稳压电源专门用于对继电器的供电，以解决因电源不稳而 导致Τ0Ν(开启提前量)及TOFF(关闭提前量)的不稳定问题；6、控制器接收交流电压信号过零信号、电流过零信号、通断控制信号和电磁继电 器触点两端电压信号的采集，并存储和计算，实现对电磁继电器的开关控制。本专利技术的工作过程如下1、接通。在控制器内部存储有一个所用此批继电器平均开启提前量TON作默认初始值，在 首次接到开启继电器信号后，根据电压周期值τ及默认提前量TON选取TX (如T/2 > TON, 则TX = T/2 ；如T/2 < = TON,则TX = T/2+N*T/2，N为整数，从1开始往大值取，直到TX > TON)在电源电压过零时，延时TX-TON后开启继电器，随后采样继电器触点两端的电压， 通过滤波计算，不管电压是否有谐波及继电器触点是否抖动，均能找出电压真正过零时间 及触点真正吸合时间，若吸合时间正好是在电压过零点，则提前量TON不变；如比过零点提 前，则提前量TON =提前量TON-提前值；如比过零点滞后，则提前量TON =提前量TON+滞 后值，将此次修正后的提前量TON作为下次提前量。经过几次修正，即可完成跟踪，以后继 电器都会在电源电压过零点吸合。2、关闭。关闭方式有二种。一是因负载不定，要使用到负载电流过零信号，则关闭过程与吸合过程相同，只要 将电压过零信号改为电流过零信号，TON改为T0FF，接通改为关闭即可。二是固定性质的负载，不用电流过零检测信号，根据电压与负载中电流相位的关 系，控制器通过电压过零信号时间计算电流过零时间。在控制器内部存储有一个所用此批 继电器平均关闭提前量TOFF作默认初始值，在首次接到关闭继电器信号后，根据电压周期 值T、默认提前量TOFF及继电器所接负载性质确定TX(第1步，先确定Tl。如负载为纯电 阻，则Tl = T*l/2 ；如负载为纯电容或纯电感，则Tl = T*l/4 ；如为其它性质的负载，则根 据负载性质计算电压过零点后，电流为零时的时间值Tl ；第2步，确定ΤΧ。如Tl >T0FF， 则TX = Tl ；如Tl < = T0FF,则TX = Tl+N*T/2，N为整数，从1开始往大值取，直到TX > T0FF)，在电源电压过零时，延时TX-TOFF后关闭继电器，随后采样继电器触点两端的电压， 通过计算，不管电源电压是否有谐波及继电器触点是否抖动，均能找出触点真正关断时间 及电流过零时间，若关断时间正好是在电流过零点，则提前量TOFF不变；如比过零点提前， 则提前量TOFF =提前量TOFF-提前值；如比过零点滞后，则提前量TOFF =提前量TOFF+滞 后值，将此次修正后的提前量TOFF作为下次提前量。经过几次修正，即可完成跟踪，以后继 电器都会在电流过零点关闭。附图说明图1是本专利技术原理框图。图2是本专利技术一实施例中负载为纯电容的一种自适应的电磁继电器过零通断控制电路原理图。 具体实施例方式以下结合附图，对本专利技术的实施方式做进一步说明。如图1所示，微型控制器接收交流电源过零检测电路送来的信号，当电压过零，电 路会发送出一个脉冲，控制器据此知此时，电源电压过零；控制器通过AD转换输入端接收 继电器触点两端电压检测器输入信号进行AD转换，通过滤波计算，不管电源电压是否有谐 波或是继电器触点是否抖动，均能找出接收继电器触点两端电压真正过零点及触点真正接 通或断开时间，为开启提前量及关闭提前量的准确计算与调整提供依据；控制器接收负载 电流过零检测器(此部分如负载性质固定，可省略。根据电源电压与负载中电流相位的关 系，控制器可利用电压过零点时间计算电流过零点时间，如纯电容性或纯电阻性负载。如实 施例2，因负载是纯电容，省略)检测负载电流过零信号，当负载电流过零，电路会发送出一 个脉冲，控制器据此知此时，负载电流过零；继电器控制触点与交流负载相接，控制负载的 通断；继电器用直流稳压电源专门用于对继电器的供电，以解决因电源不稳而导致开启提 前量及关闭提前量不稳定问题；控制器对所有信号采集后，进行分析计算，据通断控制信号 对继电器进行开启及关闭控制。如图2所示，所供电源为220V单相交流电，负载为纯电容CF，主要用于低压无 功补偿。因是纯电容性负载，电流总是提前电压90度，因此取消电流过零检测模块，根据 周期值及电压过零点时间计算出电流过零点时间，这样有利于降低成本。此电路中，用单 片机PIC7本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自适应的电磁继电器过零通断控制方法，其特征在于，包括微型控制器、交流电源过零检测电路、继电器触点两端电压检测器、负载电流过零检测器、电磁式继电器、继电器用稳压电源、通断控制信号。其中：所述交流电源过零检测电路用于电源电压过零检测；所述继电器触点两端电压检测器用于检测继电器触点两端电压，输出接微型控制器的ＡＤ转换输入端；所述负载电流过零检测器用于负载电流过零检测（此部分如负载性质固定，如纯电容性或纯电阻性负载可省略，根据电源电压与负载中电流相位关系，控制器可从电压过零点时间计算电流过零点时间；如负载性质变化，则不能省略）；所述继电器用直流稳压电源用于对继电器的供电；所述电磁继电器控制触点与负载相接；所述通断控制信号用于接收通断命令；所述控制器实现所有输入信号的采集，并存储和计算及对继电器的控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姚普粮，韦甘铭，林朝光，龙光成，劳承毅，黄镜彬，姚华金，欧世文，傅春盛，吴恒春，
申请(专利权)人：北海市深蓝科技发展有限责任公司，
类型：发明
国别省市：45[中国|广西]