CN109994341B - 一种继电器零点开关自校准方法及系统 - Google Patents

一种继电器零点开关自校准方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明适用于继电器控制领域,提供了一种继电器零点开关自校准方法及系统,该继电器零点开关自校准方法包括:继电器导通时检测继电器的输入端的第一电压相位,继电器断开时检测继电器的输出端的第二电压相位,计算继电器平均延迟时间,将平均延迟时间设置为第一阈值;提前第一阈值时间控制继电器断开且延迟第一阈值时间控制继电器导通;获取继电器开关的实时延迟时间;比较实时延迟时间和第一阈值,当实时延迟时间超过第一阈值一预设值时,重新计算平均延迟时间,并将第一阈值更新为重新计算的平均延迟时间。本发明提供的继电器零点开关自校准方法可确保继电器开关时触点接触或断开刚好处于零点,有效防止产生电弧,延长了继电器的使用寿命。

Description

一种继电器零点开关自校准方法及系统
技术领域
本发明属于继电器控制领域,尤其涉及一种继电器零点开关自校准方法及系统。
背景技术
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。由于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。
现有技术中,继电器通常设置有过零检测电路,当检测到过零点时,导通或断开继电器,以避免继电器受到大电流的冲击而损坏。但由于继电器的开关或导通均有一定的延时时间,在检测到过零点时便控制继电器导通或断开,会导致触点接触或断开没有处于零点,继电器导通或断开时容易产生电弧,从而缩短继电器使用寿命。
发明内容
本发明提供了一种继电器零点开关自校准方法,旨在解决现有技术的继电器在导通或断开时容易产生电弧,从而缩短继电器使用寿命的问题。
本发明提供一种继电器零点开关自校准方法,包括以下步骤:
步骤S1,在继电器导通时检测所述继电器的输入端的第一电压相位,在所述继电器断开时检测所述继电器的输出端的第二电压相位;根据所述第一电压相位和所述第二电压相位的时间间隔获取所述继电器开关的延迟时间,并根据所述继电器的开关次数计算平均延迟时间,将所述平均延迟时间设置为第一阈值;
步骤S2,当所述继电器断开时,提前所述第一阈值时间控制所述继电器断开;当所述继电器导通时,延迟所述第一阈值时间控制所述继电器导通;
步骤S3,实时检测所述继电器每次开关时的所述第一电压相位和所述第二电压相位,根据所述第一电压相位和所述第二电压相位的时间间隔获取所述继电器开关的实时延迟时间;
步骤S4,比较所述实时延迟时间和所述第一阈值,当所述实时延迟时间超过所述第一阈值一预设值时,重复上述步骤S1,重新计算所述平均延迟时间,并将所述第一阈值更新为重新计算的所述平均延迟时间。
优选的,所述继电器的开关次数为三次。
优选的,所述预设值为0.3ms。
本发明还提供一种继电器零点开关自校准系统,包括继电器、检测处理单元以及控制单元;
所述检测处理单元用于在所述继电器导通时检测所述继电器的输入端的第一电压相位,在所述继电器断开时检测所述继电器的输出端的第二电压相位;所述控制单元根据所述第一电压相位和所述第二电压相位的时间间隔获取所述继电器开关的延迟时间,并根据所述继电器的开关次数计算平均延迟时间,将所述平均延迟时间设置为第一阈值;当所述继电器断开时,所述控制单元提前所述第一阈值时间控制所述继电器断开;当所述继电器导通时,所述控制单元延迟所述第一阈值时间控制所述继电器导通;
所述检测处理单元还用于实时检测所述继电器每次开关时的所述第一电压相位和所述第二电压相位,所述控制单元根据所述第一电压相位和所述第二电压相位的时间间隔获取所述继电器开关的实时延迟时间,所述控制单元比较所述实时延迟时间和所述第一阈值,当所述实时延迟时间超过所述第一阈值一预设值时,所述控制单元重新计算所述平均延迟时间,并将所述第一阈值更新为重新计算的所述平均延迟时间。
优选的,所述检测处理单元包括:
第一检测处理单元,用于检测所述继电器的输入端的所述第一电压相位;
第二检测处理单元,用于检测所述继电器的输出端的所述第二电压相位。
优选的,所述第一检测处理单元包括与所述继电器的输入端相连的第一采样运算放大器、及连接所述第一采样运算放大器和所述控制单元的第一信号处理单元;所述第二检测处理单元包括与所述继电器的输出端相连的第二采样运算放大器、及连接所述第二采样运算放大器和所述控制单元的第二信号处理单元。
优选的,所述第一采样运算放大器和所述第二采样运算放大器均为16位精度的采样运算放大器。
优选的,所述预设值为0.3ms。
本发明提供的继电器零点开关自校准方法通过获取继电器开关的平均延迟时间,并将平均延迟时间设置为第一阈值,在继电器断开时,提前第一阈值时间控制继电器断开;在继电器导通时,延迟第一阈值时间控制继电器导通,确保继电器开关时触点接触或断开刚好处于零点,有效防止产生电弧,延长了继电器的使用寿命。同时,通过获取继电器开关的实时延迟时间,当实时延迟时间超过第一阈值一预设值时,重新计算继电器开关的平均延迟时间,并将第一阈值更新为重新计算的平均延迟时间,保证第一阈值可实时更新,实现继电器开关延迟时间的自校准,有效防止因继电器会随着时间的推移越来越老化,继电器的开关延迟时间会越来越长而导致电弧产生,进一步保证了继电器的断开和导通均刚好处于零点位置,从而进一步延长了继电器的使用寿命。
附图说明
图1是本发明实施例提供的继电器零点开关自校准方法的流程图;
图2是本发明实施例提供的继电器零点开关自校准系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明提供的继电器零点开关自校准方法通过获取继电器开关的平均延迟时间,并将平均延迟时间设置为第一阈值,在继电器断开时,提前第一阈值时间控制继电器断开;在继电器导通时,延迟第一阈值时间控制继电器导通,最大程度地确保继电器开关时触点接触或断开刚好处于零点,有效防止产生电弧,延长了继电器的使用寿命。同时,通过获取继电器开关的实时延迟时间,当实时延迟时间超过第一阈值一预设值时,重新计算继电器开关的平均延迟时间,并将第一阈值更新为重新计算的平均延迟时间,保证第一阈值可实时更新,实现继电器开关延迟时间的自校准,有效防止因继电器会随着时间的推移越来越老化,继电器的开关延迟时间会越来越长而导致电弧产生,进一步保证了继电器的断开和导通均刚好处于零点位置,从而进一步延长了继电器的使用寿命。
请参照图1,本发明实施例提供一种继电器零点开关自校准方法,包括:
步骤S1,在继电器导通时检测继电器的输入端的第一电压相位,在继电器断开时检测继电器的输出端的第二电压相位;根据第一电压相位和第二电压相位的时间间隔获取继电器开关的延迟时间,并根据继电器的开关次数计算平均延迟时间,将平均延迟时间设置为第一阈值;
本发明实施例中,继电器的开关次数可根据实际需要进行设置,继电器的开关次数为一次、两次、三次等。为了精准获得最接近真实数值的延迟时间,优选的,继电器的开关次数为多次,通过多次开关继电器来计算继电器开关的平均延迟时间,并将平均延迟时间设置为第一阈值。进一步地,继电器的开关次数为三次,既保证可精准获得接近真实数值的延迟时间,也保证可快速获取平均延迟时间。
本发明实施例中,继电器导通时,通过检测继电器的输入端的第一电压相位,当继电器的输入端的电平在零的时候,断开继电器,由于继电器断开的瞬间,继电器的输出端是有电压的,此时检测继电器的输出端的第二电压相位。通过分析第一电压相位和第二电压相位,获取第一电压相位和第二电压相位的时间间隔,该时间间隔即为继电器开关的延迟时间。
本实施例中,在继电器导通时检测继电器的输入端的第一电压相位,在继电器在断开时检测继电器的输出端的第二电压相位,继电器开关三次,获得三次继电器开关的延迟时间,根据三次继电器开关的延迟时间来计算继电器开关的平均延迟时间,并将平均延迟时间设置为第一阈值。其中,第一阈值为确定继电器提前断开或延迟导通时间点的依据。
步骤S2,当继电器断开时,提前第一阈值时间控制继电器断开;当继电器导通时,延迟第一阈值时间控制继电器导通;
本发明实施例中,通过提前第一阈值时间控制继电器断开,保证继电器刚好处于零点时断开,即继电器断开时,保证继电器的开关触点刚好位于零点断开,通过延迟第一阈值时间控制继电器导通,保证继电器的开关触点刚好位于零点导通,因此继电器在每次开关时,保证继电器开关时触点接触或断开刚好处于零点位置,有效防止产生电弧,延长了继电器的使用寿命。
步骤S3,实时检测继电器每次开关时的第一电压相位和第二电压相位,根据第一电压相位和第二电压相位的时间间隔获取继电器开关的实时延迟时间;
本发明实施例中,继电器正常工作时,继电器每次开关过程中,继电器导通时,检测继电器的输入端的第一电压相位;继电器断开时,检测继电器的输入端的第一电压相位,通过分析第一电压相位和第二电压相位的时间间隔,该时间间隔即为继电器开关的实时延迟时间。
步骤S4,比较实时延迟时间和第一阈值,当实时延迟时间超过第一阈值一预设值时,重复上述步骤S1,重新计算平均延迟时间,并将第一阈值更新为重新计算的平均延迟时间。
本发明实施例中,当实时延迟时间超过第一阈值一预设值时,控制继电器开关若干次,重新获取继电器每次开关的延迟时间,根据继电器的开关次数计算平均延迟时间,并将第一阈值更新为重新计算的平均延迟时间。当实时延迟时间小于第一阈值一预设值时,则进入步骤S2。其中,该预设值可根据实际需要进行设置。优选的,预设值为0.3ms,保证电路不易产生电弧。
通过检测继电器开关的实时延迟时间,并将继电器开关的实时延迟时间与第一阈值进行比较,以判断第一阈值是否合适,当实时延迟时间超过第一阈值一预设值时,即需要重新计算继电器开关的平均延迟时间,并将新的平均延迟时间作为第一阈值,确保第一阈值最大程度接近继电器实时的平均延迟时间,保证第一阈值可实时更新,以实现继电器开关延迟时间的自校准,有效防止因继电器会随着时间的推移越来越老化,继电器的开关延迟时间会越来越长而导致电弧产生,进一步保证了继电器的断开和导通均刚好处于零点位置,从而进一步延长了继电器的使用寿命。
本发明提供的继电器零点开关自校准方法通过获取继电器开关的平均延迟时间,并将平均延迟时间设置为第一阈值,在继电器断开时,提前第一阈值时间控制继电器断开;在继电器导通时,延迟第一阈值时间控制继电器导通,保证继电器开关时触点的断开和导通均刚好处于零点位置,有效防止产生电弧,延长了继电器的使用寿命。同时,通过获取继电器开关的实时延迟时间,当实时延迟时间超过第一阈值一预设值时,重新计算继电器开关的平均延迟时间,并将第一阈值更新为重新计算的平均延迟时间,保证第一阈值可实时更新,实现继电器开关延迟时间的自校准,有效防止因继电器会随着时间的推移越来越老化,继电器的开关延迟时间会越来越长而导致电弧产生,进一步保证了继电器的断开和导通均刚好处于零点位置,从而进一步延长了继电器的使用寿命。
请参照图2,本发明还提供一种继电器零点开关自校准系统,该继电器零点开关自校准系统包括继电器1、检测处理单元以及控制单元3。
检测处理单元用于在继电器1导通时检测继电器1的输入端A的第一电压相位,在继电器1断开时检测继电器1的输出端B的第二电压相位;控制单元3根据第一电压相位和第二电压相位的时间间隔获取继电器1开关的延迟时间,并根据继电器1的开关次数计算平均延迟时间,将平均延迟时间设置为第一阈值。
本发明实施例中,继电器1的开关次数可根据实际需要进行设置,继电器1的开关次数为一次、两次、三次等。为了精准获得最接近真实数值的延迟时间,优选的,继电器1的开关次数为多次,通过多次开关继电器1来计算继电器1开关的平均延迟时间,并将平均延迟时间设置为第一阈值。进一步地,继电器1的开关次数为三次,既保证可精准获得接近真实数值的延迟时间,也保证可快速获取平均延迟时间。
本发明实施例中,继电器1导通时,通过检测继电器1的输入端A的第一电压相位,当继电器1的输入端A的电平在零的时候,断开继电器1,由于继电器1断开的瞬间,继电器1的输出端B是有电压的,此时检测继电器1的输出端B的第二电压相位。控制单元3通过分析第一电压相位和第二电压相位,获取第一电压相位和第二电压相位的时间间隔,该时间间隔即为继电器开关的延迟时间。控制单元3根据继电器1的开关次数计算继电器开关的平均延迟时间,将平均延迟时间设置为第一阈值。
在设置完成第一阈值后,继电器1正常开关,当继电器1断开时,控制单元3会提前第一阈值时间控制继电器1断开;当继电器1导通时,控制单元3会延迟第一阈值时间控制继电器1导通。
本发明实施例中,控制单元3通过提前第一阈值时间控制继电器1断开,保证继电器1刚好处于零点时断开,即继电器1断开时,保证继电器1的开关触点位于零点断开,控制单元3通过延迟第一阈值时间控制继电器1导通,保证继电器1的开关触点刚好位于零点导通,因此保证了继电器1开关时触点的断开和导通均刚好处于零点位置,有效防止产生电弧,延长了继电器的使用寿命。如:继电器开关的平均延迟时间为3ms,在继电器正常工作1断开时,控制单元3会提前3ms控制继电器1断开,在继电器1正常工作导通时,控制单元3会延迟3ms控制继电器1导通。
检测处理单元还用于实时检测继电器1每次开关时的第一电压相位和第二电压相位,控制单元3根据第一电压相位和第二电压相位的时间间隔获取继电器1开关的实时延迟时间,控制单元3比较实时延迟时间和第一阈值,当实时延迟时间超过第一阈值一预设值时,控制单元3重新计算平均延迟时间,并将第一阈值更新为重新计算的平均延迟时间。其中,该预设值可根据实际需要进行设置。优选的,预设值为0.3ms,保证电路不易产生电弧。
继电器1在正常使用过程中,继电器1每次开关过程中,继电器1导通时,检测处理单元检测继电器1的输入端A的第一电压相位;继电器1断开时,检测处理单元检测继电器1的输出端B的第二电压相位,控制单元3通过分析第一电压相位和第二电压相位,得到第一电压相位和第二电压相位的时间间隔,该时间间隔即为继电器1开关的实时延迟时间,控制单元3会记录每次继电器1每次开关的实时延迟时间,并将实时延迟时间与第一阈值进行差值计算。
本实施例中,当控制单元3判断实时延迟时间超过第一阈值一预设值时,控制单元3控制继电器1开关三次,且检测处理单元在继电器1导通时检测继电器的输入端的第一电压相位,在继电器在断开时检测继电器的输出端的第二电压相位。控制单元3分析在继电器1开关三次时检测到的第一电压相位和第二电压相位,分别得到继电器三次开关的延迟时间,根据三次继电器开关的延迟时间重新计算继电器开关实时的平均延迟时间,并将第一阈值更新为重新计算的平均延迟时间,新的第一阈值作为确定继电器提前断开或延迟导通时间点的依据。如此控制单元3不断将实时延迟时间并与第一阈值进行差值计算,确保第一阈值最大程度地接近继电器1开关的延迟时间,保证继电器1的断开和导通均刚好处于零点位置,有效防止产生电弧,延长了继电器1的使用寿命。
本实施例中,继电器1在正常工作时,检测处理单元通过检测继电器1的输入端A的第一电压相位,当继电器1的输入端A的电平在零的时候,断开继电器1,由于继电器1断开的瞬间,继电器1的输出端B是有电压的,此时检测继电器1的输出端的第二电压相位。控制单元3通过分析第一电压相位和第二电压相位,获取第一电压相位和第二电压相位的时间间隔,该时间间隔即为继电器1开关的实时延迟时间。
作为本发明的一个实施例,检测处理单元包括:第一检测处理单元21,用于检测继电器1的输入端A的第一电压相位;第二检测处理单元22,用于检测继电器1的输出端B的第二电压相位。
本实施例中,控制单元3通过分析第一检测处理单元21检测的第一电压相位和第二检测处理单元22检测的第二电压相位来获取继电器1开关的延迟时间。
作为本发明的一个实施例,第一检测处理单元21包括与继电器1的输入端A相连的第一采样运算放大器211、及连接第一采样运算放大器211和控制单元3的第一信号处理单元212;第二检测处理单元22包括与继电器1的输出端B相连的第二采样运算放大器221、及连接第二采样运算放大器221和控制单元3的第二信号处理单元222。
本实施例中,在继电器1导通时,第一采样运算放大器211检测继电器1的输入端A的第一电压相位,第一信号处理单元212将第一电压相位进行信号处理。在继电器1断开时,第二采样运算放大器221检测继电器1的输出端B的第二电压相位,第二信号处理单元222将第二电压相位进行信号处理,控制单元3根据处理后的第一电压相位和第二电压相位,获取第一电压相位和第二电压相位的时间间隔,从而该时间间隔为继电器1开关的延迟时间。
作为本发明的一个实施例,第一采样运算放大器211和第二采样运算放大器221均为16位精度的采样运算放大器。利用16位精度的采样运算放大器具有高精度的性能,能有效确认交流电的电压值,并迅速确认零点位置,确保控制单元3快速控制继电器1开关,避免电弧的发生。
本发明实施例的继电器零点开关自校准系统通过检测处理单元在继电器导通时检测继电器的输入端的第一电压相位以及在继电器断开时检测继电器的输出端的第二电压相位,控制单元根据第一电压相位和第二电压相位的时间间隔获取继电器开关的延迟时间,并根据继电器的开关次数计算平均延迟时间,将平均延迟时间设置为第一阈值;在继电器断开时,控制单元提前第一阈值时间控制继电器断开,在当继电器导通时,控制单元延迟第一阈值时间控制继电器导通,保证继电器开关时触点的断开和导通均刚好处于零点位置,有效防止产生电弧,延长了继电器的使用寿命。
同时,通过检测处理单元检测继电器开关的实时延迟时间,控制单元判断实时延迟时间超过第一阈值一预设值时,控制单元控制继电器开关若干次,检测处理单元重新计算继电器开关的平均延迟时间,并将第一阈值更新为重新计算的平均延迟时间,保证第一阈值可实时更新,实现继电器开关延迟时间的自校准,有效防止因继电器会随着时间的推移越来越老化,继电器的开关延迟时间会越来越长而导致电弧产生,进一步保证了继电器的断开和导通均刚好处于零点位置,从而进一步延长了继电器的使用寿命。
以上仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种继电器零点开关自校准方法,其特征在于,包括:
步骤S1,在继电器导通时检测所述继电器的输入端的第一电压相位,在所述继电器断开时检测所述继电器的输出端的第二电压相位;根据所述第一电压相位和所述第二电压相位的时间间隔获取所述继电器开关的延迟时间,并根据所述继电器的开关次数计算平均延迟时间,将所述平均延迟时间设置为第一阈值;
步骤S2,当所述继电器断开时,提前所述第一阈值时间控制所述继电器断开;当所述继电器导通时,延迟所述第一阈值时间控制所述继电器导通;
步骤S3,实时检测所述继电器每次开关时的所述第一电压相位和所述第二电压相位,根据所述第一电压相位和所述第二电压相位的时间间隔获取所述继电器开关的实时延迟时间;
步骤S4,比较所述实时延迟时间和所述第一阈值,当所述实时延迟时间超过所述第一阈值一预设值时,重复上述步骤S1,重新计算所述平均延迟时间,并将所述第一阈值更新为重新计算的所述平均延迟时间。
2.如权利要求1所述的继电器零点开关自校准方法,其特征在于,所述继电器的开关次数为三次。
3.如权利要求1所述的继电器零点开关自校准方法,其特征在于,所述预设值为0.3ms。
4.一种继电器零点开关自校准系统,其特征在于,包括继电器、检测处理单元以及控制单元;
所述检测处理单元用于在所述继电器导通时检测所述继电器的输入端的第一电压相位,在所述继电器断开时检测所述继电器的输出端的第二电压相位;所述控制单元根据所述第一电压相位和所述第二电压相位的时间间隔获取所述继电器开关的延迟时间,并根据所述继电器的开关次数计算平均延迟时间,将所述平均延迟时间设置为第一阈值;当所述继电器断开时,所述控制单元提前所述第一阈值时间控制所述继电器断开;当所述继电器导通时,所述控制单元延迟所述第一阈值时间控制所述继电器导通;
所述检测处理单元还用于实时检测所述继电器每次开关时的所述第一电压相位和所述第二电压相位,所述控制单元根据所述第一电压相位和所述第二电压相位的时间间隔获取所述继电器开关的实时延迟时间,所述控制单元比较所述实时延迟时间和所述第一阈值,当所述实时延迟时间超过所述第一阈值一预设值时,所述控制单元重新计算所述平均延迟时间,并将所述第一阈值更新为重新计算的所述平均延迟时间。
5.如权利要求4所述的继电器零点开关自校准系统,其特征在于,所述检测处理单元包括:
第一检测处理单元,用于检测所述继电器的输入端的所述第一电压相位;
第二检测处理单元,用于检测所述继电器的输出端的所述第二电压相位。
6.如权利要求5所述的继电器零点开关自校准系统,其特征在于,所述第一检测处理单元包括与所述继电器的输入端相连的第一采样运算放大器、及连接所述第一采样运算放大器和所述控制单元的第一信号处理单元;所述第二检测处理单元包括与所述继电器的输出端相连的第二采样运算放大器、及连接所述第二采样运算放大器和所述控制单元的第二信号处理单元。
7.如权利要求6所述的继电器零点开关自校准系统,其特征在于,所述第一采样运算放大器和所述第二采样运算放大器均为16位精度的采样运算放大器。
8.如权利要求4所述的继电器零点开关自校准系统,其特征在于,所述预设值为0.3ms。
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