基于ATMEGA16的無(wú)弧交流接觸器智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：文章針對(duì)傳統(tǒng)變流接觸器分合闡過(guò)程中產(chǎn)生的電弧對(duì)觸頭侵蝕的問(wèn)題，提出了智能無(wú)弧交流接觸器全新的控制方法。該接觸器以傳統(tǒng)交流接觸器為主體，實(shí)現(xiàn)三相電路的靈活控制，在主電路中每相觸頭并聯(lián)一個(gè)單向晶閘管，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)接觸器在吸合和分?jǐn)噙^(guò)程中的無(wú)弧控制，大大提高了接觸器電壽命。并且將智能結(jié)構(gòu)的理念帶入了傳統(tǒng)交流接觸器中，采用ATMEGA16單片機(jī)作為控制核心，使智能無(wú)弧交流接觸器集數(shù)據(jù)采集，故障診斷與一體，實(shí)現(xiàn)了交流接觸器狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
關(guān)鍵詞：交流接觸器；無(wú)??；智能控制系統(tǒng)；脈沖寬度調(diào)制

0 引言
傳統(tǒng)交流接觸器在分?jǐn)嚯娐返倪^(guò)程中產(chǎn)生的強(qiáng)烈電弧不僅造成觸頭磨損，降低了接觸器的電壽命；同時(shí)交流接觸器激磁系統(tǒng)多由交流電控制，不僅產(chǎn)生很大的交流噪聲，而且線圈功耗特別大。本文針對(duì)傳統(tǒng)交流接觸器激磁系統(tǒng)及滅弧系統(tǒng)提出了一種簡(jiǎn)易、可靠的解決方案。根據(jù)國(guó)內(nèi)外對(duì)智能交流接觸器的研究總結(jié)，本文采用了無(wú)觸點(diǎn)分?jǐn)喾桨?，?jiǎn)單來(lái)講就是在接觸器觸頭兩端分別并聯(lián)一個(gè)單相晶閘管，使其在接觸器分合閘過(guò)程中起到分流作用進(jìn)而達(dá)到無(wú)弧分合閘的目的。同時(shí)針對(duì)傳統(tǒng)交流接觸器勵(lì)磁線圈采用交流勵(lì)磁功耗大的缺陷提出了直流穩(wěn)壓激磁、直流小電壓保持方案，不僅可以保證觸頭穩(wěn)定閉合，而且還可以減小接觸器二次彈跳幾率及線圈功耗，提高其使用壽命。
同時(shí)，隨著計(jì)算機(jī)、單片機(jī)及通信技術(shù)的發(fā)展，為智能無(wú)弧交流接觸器的控制系統(tǒng)提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。本文除了對(duì)傳統(tǒng)交流接觸器激磁系統(tǒng)及觸頭滅弧系統(tǒng)加以改進(jìn)外，還引入了智能結(jié)構(gòu)的思想，將傳感器、驅(qū)動(dòng)器、控制器集于一體，通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集及數(shù)據(jù)處理，對(duì)接觸器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)判斷，提高了接觸器的實(shí)時(shí)性。同時(shí)還會(huì)對(duì)接觸器各相電壓、電流等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)與判斷，從而能準(zhǔn)確地對(duì)接觸器的運(yùn)行狀態(tài)及故障實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)。

1 系統(tǒng)總體方案及其工作原理
智能無(wú)弧交流接觸器將傳統(tǒng)的交流接觸器與電力電子器件相結(jié)合，對(duì)接觸器觸頭系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，具體改進(jìn)方法如圖1所示。同時(shí)實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁線圈電壓自動(dòng)控制、運(yùn)行狀態(tài)在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)故障自診斷及故障定位。采用以ATMEGA16單片機(jī)為控制核心，通過(guò)相應(yīng)傳感器對(duì)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集與分析，進(jìn)而對(duì)接觸器運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的判斷。系統(tǒng)縣體實(shí)現(xiàn)原理如圖2所示。

圖2中KM為普通交流接觸器，選擇工作場(chǎng)合為工頻50Hz，相電壓220V，線電壓380V。通過(guò)對(duì)負(fù)載各相電壓的監(jiān)測(cè)判斷，即可知道系統(tǒng)是否處于過(guò)壓、欠壓及缺相(由缺相保護(hù)電路檢測(cè))運(yùn)行。若發(fā)現(xiàn)負(fù)載正在缺相運(yùn)行，可立即封鎖PWM號(hào)，使系統(tǒng)停止運(yùn)行并給出故障信息。若系統(tǒng)處于欠壓狀態(tài)可以給出故障報(bào)警和實(shí)際電壓值，根據(jù)檢測(cè)的三相電壓值計(jì)算三相負(fù)荷不平衡度，若在運(yùn)行范圍內(nèi)即不影響正常工作時(shí)，負(fù)載保持運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)三相不平衡度超過(guò)限定值則停止系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行故障檢修，并給出報(bào)警信號(hào)。