電磁接觸器的控制方法以及實(shí)現(xiàn)這種方法的電磁接觸器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電磁接觸器的控制方法。本發(fā)明還涉及實(shí)現(xiàn)這種方法的電磁接觸器。所述方法包括，為接觸器（4）的電磁體（9）提供脈沖寬度調(diào)制（PWM）的供給信號(hào)，并且該供給信號(hào)具有標(biāo)稱頻率（Fch）。所述方法還包括，改變至少一部分調(diào)制脈沖的周期（T），以減少傳導(dǎo)電磁干擾，選擇周期的變化，使得供給信號(hào)的頻率（F）仍包括在包含標(biāo)稱頻率（Fch）的給定頻帶（BF）內(nèi)。
【專利說明】電磁接觸器的控制方法以及實(shí)現(xiàn)這種方法的電磁接觸器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于電磁接觸器的控制方法。本發(fā)明還涉及實(shí)現(xiàn)這種方法的電磁接觸器。
【背景技術(shù)】
[0002]電磁接觸器包括電磁體，該電磁體通過控制電路供電，以產(chǎn)生電磁力驅(qū)使可動(dòng)部件或磁芯運(yùn)動(dòng)，其中包括設(shè)計(jì)成關(guān)閉或打開電路的觸點(diǎn)。
[0003]所述電磁體的控制信號(hào)可以是脈沖寬度調(diào)制(PWM)類型的信號(hào)，具有周期T和脈沖寬度τ。比率τ/T作為周期性比率。已知的是，對(duì)于給定頻率的脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)和給定的波形，改變所述周期性比率τ /T可以調(diào)節(jié)傳輸?shù)哪芰俊?br> [0004]在該情況下，已經(jīng)指出的是，當(dāng)控制電路在這種開關(guān)方式中工作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生寄生信號(hào)(諧波)，由于輸電線上的傳導(dǎo)和輻射，其主要是通過開關(guān)負(fù)載產(chǎn)生的，這種不利的局面被來自于實(shí)際上由螺線管或電磁體構(gòu)成的接觸器的電荷加強(qiáng)了。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于解決全部或部分上述缺點(diǎn)。
[0006]為此目的，本發(fā)明涉及一種電磁接觸器的控制方法，包括以下步驟:
[0007]-為接觸器的電磁體提供脈沖寬度調(diào)制的供給信號(hào)，該信號(hào)具有標(biāo)稱頻率，
[0008]-改變至少一部分的調(diào)制脈沖的周期，以減少傳導(dǎo)電磁干擾，所述周期的改變被選擇為使供電信號(hào)的頻率仍包含在包括標(biāo)稱頻率的給定頻帶內(nèi)。
[0009]根據(jù)所述方法的一個(gè)方面，所述供電信號(hào)的脈沖寬度是變化的。
[0010]根據(jù)所述方法的一個(gè)方面，所述脈沖周期的變化是隨機(jī)確定的。
[0011]根據(jù)所述方法的一個(gè)方面，所述脈沖周期的變化是使用確定性函數(shù)來確定的。
[0012]根據(jù)所述方法的一個(gè)方面，所述函數(shù)是線性或分段線性的。
[0013]根據(jù)所述方法的另一個(gè)方面，所述脈沖周期的變化是偽隨機(jī)地確定的。
[0014]根據(jù)所述方法的一個(gè)方面，所述周期的變化是周期性的。
[0015]根據(jù)所述方法的一個(gè)方面，應(yīng)用所述脈沖周期(T)的變化使得:
[0016]-在第一多個(gè)周期內(nèi)上保持相同周期；
[0017]-在第二多個(gè)周期內(nèi)修改周期值。
[0018]根據(jù)所述方法的一個(gè)方面，脈沖周期的變化被連續(xù)施加到每個(gè)周期。
[0019]根據(jù)所述方法的一個(gè)方面，考慮了一個(gè)界限，所述界限限定了在150kHz到30MHz的頻帶中的每個(gè)頻率值可以接受的干擾限度。
[0020]根據(jù)所述方法的一個(gè)方面，所述電源信號(hào)頻率的變化，例如，包括在O到2倍標(biāo)稱調(diào)制頻率Fch之間，或根據(jù)另一示例在0.5倍和1.5倍標(biāo)稱調(diào)制頻率Fch之間，等。
[0021]本發(fā)明還涉及一種電磁接觸器，包括設(shè)置為執(zhí)行前述方法步驟的控制電路。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，所述控制電路包括PWM裝置，所述PWM裝置設(shè)置為確定頻率相對(duì)所述標(biāo)稱頻率的變化。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，調(diào)制器包括用于產(chǎn)生隨機(jī)值或偽隨機(jī)值的裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]使用下面的描述和附圖，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將得到更好的理解:
[0025]-圖1:根據(jù)本發(fā)明的接觸器的示意圖；
[0026]-圖2:根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的接觸器的電磁體的PWM控制的曲線圖；
[0027]-圖3:由圖2的控制曲線圖所產(chǎn)生的寄生信號(hào)的測(cè)量曲線圖；
[0028]-圖4:根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的接觸器的電磁體的PWM控制的框圖；
[0029]-圖5:圖4的實(shí)施例中所示的接觸器的電磁體的PWM控制的測(cè)量曲線圖；
[0030]-圖6:圖4和圖5的控制方案產(chǎn)生的寄生信號(hào)的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的接觸器的示意圖。接觸器4主要包括位于電源電路中的開關(guān)13或接觸元件，以及配置在控制電源I上的控制電路5?？刂齐娐?包括磁芯12或可動(dòng)部件和電磁體9。磁芯12操縱開關(guān)13的控制桿。
[0032]控制電路5連接到控制電源I。當(dāng)指令是由所述控制電源I發(fā)向接觸器4的控制電路5時(shí)，電源I提取電流。為此，接觸器4的控制電路5包括兩個(gè)連接端子2和3，用于連接控制電源I。
[0033]為使用交流或直流電源，在端子2與第一端子10之間以及端子3與第二端子16之間連接整流器。
[0034]通過如MOS晶體管或雙極型功率晶體管的電子開關(guān)7，將連接端子16經(jīng)由控制電路5連接到接觸器4的電磁體9的第二極化端子11。通過控制端8，如MOS晶體管的柵極或雙極晶體管的基極，將所述電子開關(guān)7連接到PWM調(diào)制器6，所述PWM調(diào)制器6產(chǎn)生方波周期性比率信號(hào)，所述信號(hào)取決于期望傳輸?shù)诫姶朋w9的能量，以實(shí)現(xiàn)磁芯12的正確操縱和/或保持。
[0035]磁芯12操縱開關(guān)13的可動(dòng)控制桿。開關(guān)13跨接在接觸器的兩個(gè)端子14和15上，目的是連接到待由接觸器所控制的電源電路。這樣的電源電路可以包括在相位P和中性線N之間的單相交流電源，以及包括如電機(jī)的負(fù)載C。
[0036]圖2示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制閉合接觸器的曲線圖。該圖顯示了施加在電子開關(guān)7的控制電極上的控制信號(hào)U8的演變。方波信號(hào)是由N個(gè)時(shí)隙的重復(fù)構(gòu)成，所述時(shí)隙具有持續(xù)時(shí)間(脈沖寬度)τ和周期Τ，其具有的周期性比率τ/Τ取決于電磁體的極化方案。例如，上部時(shí)隙表示電子開關(guān)7在其控制端子8連接到PWM調(diào)制器6時(shí)持續(xù)導(dǎo)通。這將導(dǎo)致在電磁體9的N個(gè)時(shí)隙序列期間傳輸某一平均能量。例如，可以假設(shè)，在開關(guān)13保持閉合的時(shí)間段，傳輸?shù)诫姶朋w9的能量呈現(xiàn)減少的值，從而減少電磁體9的熱量。在這種情況下，通過調(diào)整圖2中波形的脈沖邊沿R的時(shí)刻，可以增加或減少導(dǎo)通持續(xù)時(shí)間τ。
[0037]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，PWM調(diào)制器6包括產(chǎn)生確定時(shí)隙周期T的標(biāo)稱頻率Fch的振蕩器、包含代表導(dǎo)通持續(xù)時(shí)間τ的值的寄存器(registry)、以代表導(dǎo)通持續(xù)時(shí)間的值充電的儀表，以及頻率高于標(biāo)稱頻率Fch的振蕩器。當(dāng)儀表數(shù)值達(dá)到寄存器中的值時(shí)，鎖存器使傳導(dǎo)信號(hào)回落到零。其他相似的基于階梯和電壓比較的實(shí)現(xiàn)手段的技術(shù)是眾所周知的。
[0038]然而，電子開關(guān)7的控制端子8上鋸齒形信號(hào)U8的存在會(huì)生成大量的寄生信號(hào)，該寄生信號(hào)可能會(huì)干擾位于接觸器4附近的電氣和電子裝置的運(yùn)行。
[0039]因此，圖3示出了在供電線路上寄生信號(hào)的發(fā)出量，所述寄生信號(hào)由PWM控制的接觸器產(chǎn)生，所述PWM使用在圖2中所出的控制律。電流諧波的振幅16作為頻率的函數(shù)在半對(duì)數(shù)刻度圖中示出。因此，已經(jīng)示出了所產(chǎn)生的寄生信號(hào)的振幅的界限，包括由150kHz到500kHz的下降斜坡17，高于500kHz的恒定值18。
[0040]根據(jù)本發(fā)明，為了使寄生信號(hào)的振幅不超過所述界限，調(diào)制器6被設(shè)置成在至少一部分調(diào)制脈沖上改變周期T，以減少傳導(dǎo)性的電磁干擾，周期T的變化被選擇，使得電源信號(hào)頻率F仍然包含在包括標(biāo)稱頻率Fch的給定頻帶BF中。
[0041]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，脈沖頻率的變化是圍繞標(biāo)稱PWM調(diào)制頻率Fch隨機(jī)確定的，變化規(guī)律的參數(shù)被確定以減少頻譜中的寄生信號(hào)的振幅。此處所述頻譜確定為在150kHz到3 OMHz的頻帶內(nèi)。
[0042]在本發(fā)明的方法中，針對(duì)用于將電子開關(guān)7切換到導(dǎo)通模式的N個(gè)時(shí)隙的序列，標(biāo)稱頻率被確定以便根據(jù)期望的供電方案來確定傳輸?shù)诫姶朋w9的能量。然而，在此N個(gè)脈沖的持續(xù)期間內(nèi)，不是保持這個(gè)標(biāo)稱的PWM調(diào)制頻率Fch為常數(shù)，而是序列中每個(gè)脈沖的時(shí)間周期T=l/Fch通過變化值+a或-b改變。根據(jù)本發(fā)明，將隨機(jī)變化的頻率F或周期被確定以便通過開關(guān)電源開關(guān)7產(chǎn)生擴(kuò)頻。τ也是變化的，為保持τ/Τ的比率不變。
[0043]在第二多個(gè)周期內(nèi)改變周期T和/或脈沖寬度τ之前，周期T和/或脈沖寬度τ在第一多個(gè)周期內(nèi)可以是恒定的。
[0044]如圖4中所示，所述PWM調(diào)制器6被設(shè)置為，使得:
[0045]-電路20確定合適的標(biāo)稱頻率Fch，它尤其可以設(shè)定預(yù)定值存儲(chǔ)在調(diào)制器的存儲(chǔ)器中；
[0046]-電路22確定相對(duì)于標(biāo)稱頻率Fch的頻率F的變化；
[0047]-電路21應(yīng)用頻率F的變化，在電子開關(guān)7的控制端子8(圖1)上產(chǎn)生PWM的復(fù)現(xiàn)。
[0048]當(dāng)頻率F的變化是完全確定的，例如，以一個(gè)或多個(gè)序列的形式，在150kHz到30MHz頻帶中，適合于減少寄生信號(hào)產(chǎn)生的振幅,變化序列{FK ;k}可被記錄在順序讀取的存儲(chǔ)器中，或計(jì)算得出并連續(xù)地生成。
[0049]當(dāng)頻率變化是隨機(jī)的時(shí)，調(diào)制器6包括用于產(chǎn)生隨機(jī)值的裝置，例如，用于確定基于白噪聲的隨機(jī)值的裝置。根據(jù)一個(gè)替代方案，頻率的變化可以是偽隨機(jī)的，調(diào)制器6包括用于產(chǎn)生裝置偽隨機(jī)值的裝置，例如，使用一個(gè)表，該表包括對(duì)應(yīng)于隨機(jī)待選的值，然后特別周期性地從所述待選中選取出值。例如，隨機(jī)確定32個(gè)值，然后這32個(gè)值的序列循環(huán)重復(fù)。
[0050]在一個(gè)示例性實(shí)施例中，使用圖1的接觸器，如上述圖4的教導(dǎo)，在所述接觸器中安裝調(diào)制隨機(jī)頻率的PWM調(diào)制器。圖5示出了 N個(gè)時(shí)隙的序列，其中的周期T由標(biāo)稱頻率Fch=l/T確定，而標(biāo)稱頻率由電路20確定。然而，隨機(jī)的，N個(gè)編程脈沖序列中的至少一些周期具有可變的持續(xù)時(shí)間T+a;T-b，...T，于是根據(jù)本發(fā)明的接觸器所產(chǎn)生的寄生信號(hào)得到了擴(kuò)頻。在一個(gè)實(shí)施例中，脈沖持續(xù)時(shí)間τ?，τ2，...，τ等于給定值。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述周期(或頻率)的變化+a，-b等是隨機(jī)確定的。
[0051]圖6示出了由圖4和圖5的控制方案產(chǎn)生的寄生信號(hào)的曲線圖。產(chǎn)生的寄生信號(hào)的幅度的界限17、18和圖3中顯示的相同，其中使用了相同的附圖標(biāo)記。在從IOOkHz到IMHz的頻帶中，沿曲線19描繪了已測(cè)得的所述寄生信號(hào)的振幅，完全低于界限17，18。 [0052]根據(jù)所述方法的另一個(gè)實(shí)施例，可以使用確定性函數(shù)來確定脈沖的周期T的變化，尤其是使用線性或分段線性函數(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種電磁接觸器的控制方法，所述方法包括以下步驟: -為接觸器的電磁體(9)提供脈沖寬度調(diào)制(PWM)的供給信號(hào)，所述供給信號(hào)具有標(biāo)稱頻率(Fch)， -改變至少一部分調(diào)制脈沖的周期(T)，以減少傳導(dǎo)電磁干擾，所述周期的改變被選擇以使得供給信號(hào)的頻率(F)仍包含在包括標(biāo)稱頻率(Fch)的給定頻帶(BF)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述供給信號(hào)的脈沖寬度(τ)是變化的。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述脈沖周期(T)的變化是隨機(jī)確定的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述脈沖周期(T)的變化是使用確定性函數(shù)來確定的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述函數(shù)是線性或分段線性的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述脈沖周期的變化是偽隨機(jī)地確定的。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述周期的變化是周期性的。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，應(yīng)用所述脈沖周期(T)的變化使得: -在第一多個(gè)周期內(nèi)保持相同的周期(T); -修改第二多個(gè)周期內(nèi)的周期(T)的值。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，脈沖周期(T)的變化被連續(xù)施加到每個(gè)周期。
10.一種電磁接觸器，其包括控制電路(5)，所述控制電路(5)被設(shè)置為執(zhí)行權(quán)利要求1到9中任一項(xiàng)所述的方法的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的接觸器，其中，所述控制電路(5)包括PWM裝置(6)，所述裝置被設(shè)置為確定(22)頻率F相對(duì)所述標(biāo)稱頻率(Fch)的變化。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的接觸器，其中，所述PWM(6)包括用于產(chǎn)生隨機(jī)或偽隨機(jī)值的裝置。
【文檔編號(hào)】H01H47/00GK103578852SQ201310342641
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月8日
【發(fā)明者】克里斯·哈蒙德 申請(qǐng)人:Abb法國(guó)公司