CN104483883B - 一种继电器控制单元 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电磁式继电器控制单元，该控制单元包括系统电源、处理器、驱动模块，所述处理器接收能使信号，发送控制信号给驱动模块，接收驱动模块的反馈信号；所述驱动模块向线圈发送驱动信号，能够检测线圈中电流大小，能够采集触头位置，并将电流信息、触头位置信息反馈给处理器。该控制单元可以实现继电器线圈上驱动信号大小的调整，降低了继电器线圈中流过的电流，减少继电器的驱动损耗和线圈的发热情况，同时能够实现现驱动模块过流和短路保护，提高了继电器的可靠性和寿命；该控制单元还可以实现继电器的闭环控制，进而可是实现对继电器控制故障的诊断；该控制单元的驱动模块采用模块化设计，具有较灵活的扩展性和较强的可移植性。

Description

一种继电器控制单元
技术领域
本发明属于电力设备领域，涉及继电器控制单元。
背景技术
随着电子技术、制造技术和信息技术的发展，电磁式继电器的制造工艺水平也在快速的发展。电磁式继电器因具有控制回路和被控回路间的电气隔离、分闸时有明显分断点、合闸时接触电阻小等特点，在各种电子仪器、电力设备中的应用越来越广泛。继电器虽然工作简单可靠，但是传统的继电器驱动电路是在继电器的线圈两端施加相应的驱动电压来控制继电器分合闸动作，属于一种开环控制，所以传统的控制电路存在以下一些缺点。
第一，电磁式继电器刚开始动作时需要较大的驱动电流来克服操作机构的机械惯性，但在继电器操作机构执行动作后处于暂态时却需要相对较小的保持电流，而传统驱动控制电路使继电器工作过程中线圈中的电流基本不变，所以线圈中保持较大的电流，带来较大的驱动损耗，同时线圈发热量较大，严重影响继电器的寿命和工作可靠性。
第二，传统继电器驱动控制电路是直接在继电器的线圈两端施加电压使继电器动作，属开环控制，所以在很多时候由于继电器的一些自身问题导致继电器触头不能完成分合，继电器的驱动控制回路并不能获取到这一信息并将这一信息反馈给控制器。
第三，传统的电磁式继电器驱动控制电路不具备自身的过流或输出短路保护功能，在继电器线圈由于某种原因使线圈两端或匝间短路时导致控制电路输出短路而烧毁控制模块。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种继电器驱动控制单元，用于电磁式继电器、接触器等元件的智能控制和监测。
本发明所采用的技术方案如下：
一种继电器控制单元，包括系统电源、处理器、驱动模块，所述处理器接收能使信号，发送控制信号给驱动模块，接收驱动模块的反馈信号；所述驱动模块向线圈发送驱动信号，能够检测线圈中电流大小，能够采集触头位置，并将电流信息、触头位置信息反馈给处理器。
优选地，所述驱动模块能够调节驱动信号大小。
优选地，所述驱动信号为脉冲信号或者电平信号。
优选地，所述驱动模块个数能够灵活配置。
优选地，所述处理器采用32位微处理器。
本发明所述继电器控制单元在实现传统继电器控制和驱动功能的基础上还增加了对继电器触头位置和继电器工作状态的监测，实现了继电器的智能控制和保护。
该驱动控制电路可以实现对继电器触点状态的监测功能，当继电器动作后将继电器的辅助传点吸合状态反馈给控制驱动电路，进而反馈给控制处理器，保证继电器可靠动作。
该继电器控制电路具有自身短路保护功能，当继电器的线圈两端短路或者是线圈匝间短路时导致控制电路输出短路，控制电路会封锁其输出电压保护自身不被烧毁。
有益效果：
本继电器控制单元采用32位微处理器为高速、准确的运算提供有力的保障。
本控制单元不但实现了传统的继电器驱动电路功能，还能够自动调整驱动信号的大小，在保障继电器动作可靠性的同时减少继电器线圈中流过的电流，从而减小了继电器的驱动损耗和线圈发热量，延长了继电器的使用寿命和保障继电器的工作可靠性。
本控制单元通过处理器对继电器驱动模块的输出驱动信号进行采集，并能够通过输出PWM控制信号控制驱动模块的输出信号大小，当检测到继电器的触点吸合并且线圈中流过的电流在允许的范围内时调整驱动模块的输出信号使其达到一个合适的值，这个值就是继电器最小合闸保持电压。
本控制单元通过对驱动模块输出电流进行采集，可以实时的判断继电器线圈和控制回路的工作状态，同时也可以实现对继电器驱动模块输出的过流和短路实施保护，保证驱动模块的工作可靠性。
本控制单元采用模块化设计，模块扩展性强，可以根据需要灵活扩展驱动控制继电器的数量，在技术上使用和移植都很方便，可以很方便的应用到其他相关的领域里。
本控制单元可以实现对驱动模块的输出驱动电压和保持电压进行调整，可以灵活的设定继电器的触点是常开还是常闭触点，可以设置该控制单元的继电器是脉冲控制还是电平控制方式，同时也可以设置驱动模块的输出信号的保持时间。
附图说明
图1为本发明控制单元的硬件结构框图。
图2为本发明控制单元的驱动模块结构框图。
具体实施方式
以下结合附图通过具体实施实例对本发明的技术方案做进一步的说明。
如图1所述，继电器控制单元包括处理器和若干个相互独立的驱动控制模块，模块的个数可以根据用户需要进行灵活的配置和扩展。
使用前通过软件上对驱动模块进行配置，首先配置驱动模块的输出极性，用来设置继电器触点是常开还是常闭触点；然后配置继电器驱动模块输出信号的大小和合闸保持信号的大小；最后设置驱动控制模块输出信号的保持时间及设置驱动信号是脉冲信号还是电平信号。
当处理器接收到使继电器合闸的信号时，处理器会采集相应的继电器的触点位置信号，控制驱动模块输出驱动信号施加在继电器的线圈两端，此时继电器会实现合闸动作，当处理器检测到被控继电器触点已经吸合并且线圈中流过的电流在允许的范围内，处理器会控制驱动模块时输出驱动电压减小到继电器的合闸保持电压，这样可以降低继电器线圈中的电流，减少线圈发热。
处理器实时采集继电器线圈中流过的电流和继电器的触头位置，当继电器线圈中有电流流过但是继电器触头位置并不在合闸位置时，处理器会发送相应的继电器状态为继电器拒合状态；当驱动模块有驱动信号输出而线圈中并未有电流流过时处理器会发送相应的继电器的状态为控制回路断线状态；当处理器检测到继电器触头位置为合闸但是线圈中并未有电流流过，处理器会发送继电器触头拒分状态。
处理器实时采集驱动模块的输出电流，当线圈中流过电流大于允许值时，处理器会发封锁PWM控制信号使驱动模块输出信号为零，进而保护驱动模块不受损坏。
如图2所示，本实施例驱动模块能够根据处理器的PWM控制信号自动调整其输出驱动信号的大小，并且能够将继电器的触头位置信号转化为相应的电信号传送给处理器。
该驱动模块将输出的驱动电流，即流过线圈中的电流大小进行检测并反馈给处理器，便于对继电器线圈工作状态进行检测及对驱动控制模块进行保护。
该模块内部实现控制信号的驱动信号的隔离、触头节点和位置信号的隔离，保证了被控回路和控制回路间良好的电气隔离。

Claims (1)

1.一种继电器控制单元，其特征在于，包括系统电源、处理器、驱动模块，
所述处理器接收能使信号，发送控制信号给驱动模块，接收驱动模块的反馈信号；
所述驱动模块向线圈发送驱动信号，能够检测线圈中电流大小，能够采集触头位置，并将电流信息、触头位置信息反馈给处理器；
所述驱动模块能够调节驱动信号大小；
所述驱动信号为脉冲信号或者电平信号；
所述驱动模块个数能够灵活配置；
所述处理器采用32位微处理器；
使用前对驱动模块进行配置，首先配置驱动模块的输出极性，用来设置继电器触点是常开还是常闭触点；然后配置继电器驱动模块输出信号的大小和合闸保持信号的大小；最后设置驱动控制模块输出信号的保持时间及设置驱动信号是脉冲信号还是电平信号；
当处理器接收到使继电器合闸的信号时，处理器会采集相应的继电器的触点位置信号，控制驱动模块输出驱动信号施加在继电器的线圈两端，此时继电器会实现合闸动作，当处理器检测到被控继电器触点已经吸合并且线圈中流过的电流在允许的范围内，处理器会控制驱动模块时输出驱动电压减小到继电器的合闸保持电压，降低继电器线圈中的电流，减少线圈发热；
处理器实时采集继电器线圈中流过的电流和继电器的触头位置，当继电器线圈中有电流流过但是继电器触头位置并不在合闸位置时，处理器会发送相应的继电器状态为继电器拒合状态；当驱动模块有驱动信号输出而线圈中并未有电流流过时处理器会发送相应的继电器的状态为控制回路断线状态；当处理器检测到继电器触头位置为合闸但是线圈中并未有电流流过，处理器会发送继电器触头拒分状态；
处理器实时采集驱动模块的输出电流，当线圈中流过电流大于允许值时，处理器会发封锁PWM控制信号使驱动模块输出信号为零，进而保护驱动模块不受损坏；
所述驱动模块内部实现控制信号的驱动信号的隔离、触头节点和位置信号的隔离，保证被控回路和控制回路间良好的电气隔离。
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