CN210091984U - 一种接触器控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种接触器控制电路，其中，利用主控电路结合反馈电路实现对电力电子器件、电力电子器件电路、控制电路的控制，以自动控制接触器的通断，实现接触器的无电弧通断，减少了接触器开断电路时触头的电磨损，极大提高了接触器的电寿命，克服已知技术中存在接触器开断电路时容易产生电弧而缩短接触器的使用寿命的技术问题。

Description

一种接触器控制电路

技术领域

本实用新型涉及接触器领域，尤其是一种接触器控制电路。

背景技术

接触器广义上是指工业电中利用线圈流过电流产生磁场，使触头闭合，以达到控制负载的电器。接触器分为交流接触器(电压AC)和直流接触器(电压DC)，它应用于电力、配电与用电场合。

接触器的工作原理是：当接触器线圈通电后，线圈电流会产生磁场，产生的磁场使静铁芯产生电磁吸力吸引动铁芯，并带动接触器的主触头(一般是常开触头)动作闭合，而常闭辅助触头断开，常开辅助触头闭合，两者是联动的。当线圈断电时，电磁吸力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触头复原，主触头、常开辅助触头断开，常闭辅助触头闭合。

已知技术中，接触器在开断电路时会产生强烈的电弧，造成接触器的触头出现电磨损，极大缩短接触器的使用寿命，因此，亟需对此技术进行改进。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关记述中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的是提供一种接触器控制电路，用于控制接触器的闭合和断开，实现接触器的无电弧通断。

本实用新型所采用的技术方案是：一种接触器控制电路，应用于接触器，所述接触器控制电路包括主控电路、电力电子器件、电力电子器件驱动电路、用于控制所述接触器的线圈得失电的控制电路、以及用于反馈所述接触器的通断的反馈电路；

所述接触器的主触头的一端与第一电源的正极连接，所述接触器的主触头的另一端与负载的一端连接，所述负载的另一端与所述第一电源的负极连接；所述主触头的一端与所述电力电子器件的正输出端连接，所述主触头的另一端与所述电力电子器件的负输出端连接，所述主控电路的输出端分别与所述电力电子器件驱动电路的控制端、所述控制电路的控制端连接，所述电力电子器件驱动电路的输出端与所述电力电子器件的控制端连接，所述控制电路的输出端与所述线圈连接，所述接触器的辅助触头的一端与第二电源连接，所述辅助触头的另一端与所述反馈电路的输入端连接，所述反馈电路的输出端与所述主控电路的输入端连接。

进一步地，所述接触器控制电路还包括用于采样所述第一电源的电压的电压采样电路，所述第一电源与所述电压采样电路的输入端连接，所述电压采样电路的输出端与所述主控电路的输入端连接。

进一步地，所述电压采样电路为电压传感器。

进一步地，所述控制电路包括第一光耦，所述第一光耦的输入正端与电源连接，所述第一光耦的输入负端为所述控制电路的控制端，所述第一光耦的输出正端与所述第二电源连接，所述第一光耦的输出负端与所述线圈连接。

进一步地，所述反馈电路包括第二光耦，所述辅助触头的另一端与所述第二光耦的输入正端连接，所述第二电源的负极与所述第二光耦的输入负端连接，所述第二光耦的输出正端与电源连接，所述第二光耦的输出负端与所述主控电路的输入端连接。

进一步地，所述电力电子器件包括IGBT、GTR、MOSFET中的一种。

进一步地，所述接触器为直流接触器或交流接触器。

进一步地，所述辅助触头为常开辅助触头。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型中，利用主控电路结合反馈电路实现对电力电子器件、电力电子器件电路、控制电路的控制，以自动控制接触器的通断，实现接触器的无电弧通断，减少了接触器开断电路时触头的电磨损，极大提高了接触器的电寿命，克服已知技术中存在接触器开断电路时容易产生电弧而缩短接触器的使用寿命的技术问题。

附图说明

图1是本实用新型接触器控制电路的一种实施例的结构框图；

图2是本实用新型接触器控制电路的电力电子器件、主触头和负载的一种实施例的电路图；

图3是本实用新型接触器控制电路的控制电路的一种实施例的电路图；

图4是本实用新型接触器控制电路的反馈电路的一种实施例的电路图；

其中，101-电力电子器件，102-电力电子器件驱动电路，103-电压采样电路，104-主控电路，105-控制电路，106-线圈，107-反馈电路，108-辅助触头。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

一种接触器控制电路，应用于接触器，接触器为直流接触器或交流接触器；参考图1，图1示例性示出了接触器控制电路的结构框图，接触器控制电路包括主控电路104、电力电子器件101、电力电子器件驱动电路102、用于控制接触器的线圈106得失电的控制电路105、用于反馈接触器的通断的反馈电路107、以及用于采样第一电源的电压的电压采样电路103。

其中，接触器的主触头的一端与第一电源的正极连接，接触器的主触头的另一端与负载的一端连接，负载的另一端与第一电源的负极连接；主触头的一端与电力电子器件101的正输出端连接，主触头的另一端与电力电子器件101的负输出端连接，也即接触器的主触头与电力电子器件并联连接；主控电路104的输出端分别与电力电子器件驱动电路102的控制端、控制电路105的控制端连接，电力电子器件驱动电路102的输出端与电力电子器件101的控制端连接，控制电路105的输出端与线圈106连接，接触器的辅助触头108的一端与第二电源连接，辅助触头108的另一端与反馈电路107的输入端连接，反馈电路107的输出端与主控电路104的输入端连接；第一电源与电压采样电路103的输入端连接，电压采样电路103的输出端与主控电路104的输入端连接。值得注意的是，第一电源为负载的供电电源，而第二电源为接触器的供电电源。而负载一般包括感性负载和阻性负载，本实施例中，接触器控制电路以同时具有感性负载和阻性负载为例进行说明。

本实施例中，利用主控电路104结合反馈电路107实现对电力电子器件驱动电路102、控制电路105的控制，进而实现对电力电子器件101和线圈106的控制，以自动控制接触器的通断，实现接触器的无电弧通断，减少了接触器开断电路时触头的电磨损，极大提高了接触器的电寿命，克服已知技术中存在接触器开断电路时容易产生电弧而缩短接触器的使用寿命的技术问题。

优选地，辅助触头为常开辅助触头，反馈电路通过与常开辅助触头连接以实现对接触器的通断反馈。本实施例中，辅助触头以常开辅助触头为例进行说明。容易想到的，辅助触头也可以是常闭辅助触头，反馈电路与常闭辅助触头连接也可以检测接触器的通断，当接触器接通时，常闭辅助触头断开，当接触器断开时，常闭辅助触头闭合。进一步地，电力电子器件包括IGBT(绝缘栅双极晶体管)、GTR(电力晶体管)、MOSFET(场效应晶体管)中的一种，MOSFET优先选择Power MOSFET(电力场效应晶体管)，则对应的，电力电子器件驱动电路包括IGBT驱动电路、GTR驱动电路和MOSFET驱动电路，本实施例中，以IGBT和IGBT驱动电路为例对接触器控制电路进行说明。

参考图2，图2示例性示出了电力电子器件、主触头和负载的连接电路图，图2中，电力电子器件选用IGBT，电力电子器件驱动电路为IGBT驱动电路，而负载包括感性负载和阻性负载，第一电源的电压值为600V，接触器选择交流接触器为例，具体选用交流真空接触器，交流真空接触器和IGBT的主要电气参数如下表所示：

如图2所示，第一电源的正极为交流真空接触器KM的主触头的一端连接，交流真空接触器KM的主触头另一端与感性负载的一端连接，感性负载的另一端与阻性负载的一端连接，阻性负载的另一端与第一电源的负极连接(即与公共地连接)，而主触头与IGBT并联，即IGBT的漏极C、源极E与交流真空接触器KM的主触头连接，IGBT驱动电路的输出端与IGBT的栅极G连接以在主控电路的控制下控制IGBT的通断；其中，电压采样电路采用电压传感器U1，用于采样第一电源的电压大小，电压传感器U1的输出端与主控电路的输入端连接以传输检测到的电压信号至主控电路中，本实施例中，主控电路包括单片机或FPGA等处理器，用做接触器控制电路的主控中心，处理器可以根据反馈电路和电压采样电路的信号控制电力电子器件驱动电路和控制电路的工作。

进一步地，电力电子器件驱动电路采用现有技术中的驱动电路来实现，不再赘述，而参考图3，图3示例性示出了控制电路的具体电路图，图3中，接触器以交流真空接触器为例，处理器以FPGA为例，控制电路包括第一光耦U2，第一光耦U2的输入正端与第三电源(本实施例中，第三电源的电压为3.3V)连接，此时，第三电源为光耦的供电电源；第一光耦U2的输入负端为控制电路的控制端，即第二光耦U2的输入负端与FPGA的输出端OUT_from_fpga连接以接受FPGA的控制，第一光耦U2的输出正端与第二电源(由于选用的交流真空接触器的控制电源标称电压为110V，因此，第二电源的电压为110V)连接，第一光耦U2的输出负端经过整流二极管D1之后经过输出端Contactor_Control_110V与接触器的线圈连接；另外，图3中的二极管D2作为接触器的线圈的续流二极管。

更进一步地，参考图4，图4示例性示出了反馈电路的具体电路图，接触器以交流真空接触器为例，处理器以FPGA为例，反馈电路包括第二光耦U3，交流真空接触器的辅助触头的一端与第二电源(第二电源的电压为110V)连接，交流真空接触器的辅助触头的另一端通过输入端IN1与第二光耦U3的输入正端1连接，第二电源的负极110VGND与第二光耦U3的输入负端连接，第二光耦U3的输出正端与第三电源(本实施例中，第三电源的电压为3.3V)连接，第二光耦U3的输出负端经过电阻R3、输出端IN1_to_fpga后与主控电路的输入端连接，即与FPGA的输入端连接。

参考图1至图4，交流真空接触器KM与IGBT并联运行的工作原理如下：

一、接触器吸合

在交流真空接触器的后端有阻感负载接入的情况下，当电压传感器检测到IN端有DC600V输入时，主控电路通过控制IGBT驱动电路在IGBT的G、E端施加+15V的高电平信号以使IGBT导通，此时的负载电流完全流经IGBT的C、E极，再延时10ms，待负载电流稳定后，主控电路输出控制信号至控制电路以使交流真空接触器的线圈得电，则交流真空接触器的主触头开始吸合，此时主触头的两端几乎没有压降，在主触头吸合的过程中，主触头之间的接触电阻值由无穷大逐渐变小，直至交流真空接触器完全吸合，达到主触头两端之间的额定内阻值(本实施例中，内阻R≤60uΩ)，此时主触头两端之间的额定内阻值与IGBT(C、E极之间的内阻200uΩ)并联分流。因此，在吸合过程中，流过主触头之间的电流是逐渐增大直至与IGBT实现分流的。待主触头完全吸合后，常开辅助触头也闭合，则主控电路通过反馈电路可以接收到高电平的信号(从输出端IN1_to_fpga输出高电平的信号)，主控电路可以根据高电平信号判断接触器正常吸合，再延时10ms，待接触器吸合稳定后；主控电路通过IGBT驱动电路在IGBT的G、E端施加-10V的低电平信号以使IGBT关断，此时，负载电流完全流过主触头，接触器吸合完成。本实施例中的接触器吸合方案具有以下优点：

1、接触器的主触头可以实现无压、较低电流吸合，有效延长了接触器的电气寿命；

2、在IGBT导通时，主触头两端的电压即为IGBT的C、E极之间的饱和压降，因此吸合过程中接触器两触头之间不分压，负载端电流稳定，输入电压DC600V在接触器吸合时被拉低的现象得到了大大地改观；

3、由于IGBT在接触器完全吸合后就停止导通，IGBT工作时间极短，不需要专门设计散热器。

二、接触器释放

在控制交流真空接触器断开之前，主控电路通过IGBT驱动电路在IGBT的G、E端施加+15V的高电平信号以使IGBT导通，此时，主触头之间的额定内阻值(R≤60uΩ)与IGBT(C、E极之间的内阻200uΩ)并联分流，降低了流经接触器的电流；再延时10ms，主控电路输出控制信号至控制电路以使线圈失电，则接触器的主触头开始断开，由于主触头之间的接触电阻急剧增加(即主触头之间的额定内阻急剧增加)，负载电流全部转移到IGBT的C、E极流过，主触头之间的压降始终保持为IGBT的C、E间的饱和压降，直至接触器的主触头完全断开，同时常开辅助触头断开，主控电路通过反馈电路可以接收到低电平的信号，可以根据低电平信号判断接触器完全释放，再延时10ms，主控电路通过IGBT驱动电路在IGBT的G、E端施加-10V的低电平信号以使IGBT关断，接触器释放完成。本实施例中的接触器释放方案具有以下优点：

1、在IGBT导通时，主触头两端的电压即为IGBT的C、E极之间的饱和压降，接触器主触头可以无压、无电流释放，实现了接触器的无弧分断，有效延长了接触器的电气寿命；

2、由于IGBT在接触器完全释放后就停止导通，IGBT工作时间极短，不需要专门设计散热器。

容易想到的，电力电子器件采用GTR或MOSFET时，也能获得与采用IGBT时一样的效果，不再赘述。

本实施例中的接触器控制电路，采用电力电子器件与接触器主触头并联，在接触器闭合时，可以实现接触器主触头的无压、较低电流吸合；在接触器断开时，可以实现接触器主触头的无压、无流分断，这样就使得电路实现了无弧通断，减少了接触器开断电路时触头的电磨损，有效提高了接触器的电寿命。同时，电路的性能也得到了提升。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种接触器控制电路，应用于接触器，其特征在于，所述接触器控制电路包括主控电路、电力电子器件、电力电子器件驱动电路、用于控制所述接触器的线圈得失电的控制电路、以及用于反馈所述接触器的通断的反馈电路；

所述接触器的主触头的一端与第一电源的正极连接，所述接触器的主触头的另一端与负载的一端连接，所述负载的另一端与所述第一电源的负极连接；所述主触头的一端与所述电力电子器件的正输出端连接，所述主触头的另一端与所述电力电子器件的负输出端连接，所述主控电路的输出端分别与所述电力电子器件驱动电路的控制端、所述控制电路的控制端连接，所述电力电子器件驱动电路的输出端与所述电力电子器件的控制端连接，所述控制电路的输出端与所述线圈连接，所述接触器的辅助触头的一端与第二电源连接，所述辅助触头的另一端与所述反馈电路的输入端连接，所述反馈电路的输出端与所述主控电路的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的接触器控制电路，其特征在于，所述接触器控制电路还包括用于采样所述第一电源的电压的电压采样电路，所述第一电源与所述电压采样电路的输入端连接，所述电压采样电路的输出端与所述主控电路的输入端连接。

3.根据权利要求2所述的接触器控制电路，其特征在于，所述电压采样电路为电压传感器。

4.根据权利要求1至3任一项所述的接触器控制电路，其特征在于，所述控制电路包括第一光耦，所述第一光耦的输入正端与电源连接，所述第一光耦的输入负端为所述控制电路的控制端，所述第一光耦的输出正端与所述第二电源连接，所述第一光耦的输出负端与所述线圈连接。

5.根据权利要求1至3任一项所述的接触器控制电路，其特征在于，所述反馈电路包括第二光耦，所述辅助触头的另一端与所述第二光耦的输入正端连接，所述第二电源的负极与所述第二光耦的输入负端连接，所述第二光耦的输出正端与电源连接，所述第二光耦的输出负端与所述主控电路的输入端连接。

6.根据权利要求1至3任一项所述的接触器控制电路，其特征在于，所述电力电子器件包括IGBT、GTR、MOSFET中的一种。

7.根据权利要求1至3任一项所述的接触器控制电路，其特征在于，所述接触器为直流接触器或交流接触器。

8.根据权利要求1至3任一项所述的接触器控制电路，其特征在于，所述辅助触头为常开辅助触头。

Images