基于A(yíng)TMEGA16的無(wú)弧交流接觸器智能控制系統設計

摘要：文章針對傳統變流接觸器分合闡過(guò)程中產(chǎn)生的電弧對觸頭侵蝕的問(wèn)題，提出了智能無(wú)弧交流接觸器全新的控制方法。該接觸器以傳統交流接觸器為主體，實(shí)現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)現接觸器在吸合和分斷過(guò)程中的無(wú)弧控制，大大提高了接觸器電壽命。并且將智能結構的理念帶入了傳統交流接觸器中，采用ATMEGA16單片機作為控制核心，使智能無(wú)弧交流接觸器集數據采集，故障診斷與一體，實(shí)現了交流接觸器狀態(tài)的實(shí)時(shí)監測。
關(guān)鍵詞：交流接觸器；無(wú)??；智能控制系統；脈沖寬度調制

0 引言
傳統交流接觸器在分斷電路的過(guò)程中產(chǎn)生的強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多由交流電控制，不僅產(chǎn)生很大的交流噪聲，而且線(xiàn)圈功耗特別大。本文針對傳統交流接觸器激磁系統及滅弧系統提出了一種簡(jiǎn)易、可靠的解決方案。根據國內外對智能交流接觸器的研究總結，本文采用了無(wú)觸點(diǎn)分斷方案，簡(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)而達到無(wú)弧分合閘的目的。同時(shí)針對傳統交流接觸器勵磁線(xiàn)圈采用交流勵磁功耗大的缺陷提出了直流穩壓激磁、直流小電壓保持方案，不僅可以保證觸頭穩定閉合，而且還可以減小接觸器二次彈跳幾率及線(xiàn)圈功耗，提高其使用壽命。
同時(shí)，隨著(zhù)計算機、單片機及通信技術(shù)的發(fā)展，為智能無(wú)弧交流接觸器的控制系統提供了強大的技術(shù)支持。本文除了對傳統交流接觸器激磁系統及觸頭滅弧系統加以改進(jìn)外，還引入了智能結構的思想，將傳感器、驅動(dòng)器、控制器集于一體，通過(guò)實(shí)時(shí)數據的采集及數據處理，對接觸器的運行狀態(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 )對接觸器各相電壓、電流等參數進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測與判斷，從而能準確地對接觸器的運行狀態(tài)及故障實(shí)現實(shí)時(shí)檢測。

1 系統總體方案及其工作原理
智能無(wú)弧交流接觸器將傳統的交流接觸器與電力電子器件相結合，對接觸器觸頭系統進(jìn)行改進(jìn)，具體改進(jìn)方法如圖1所示。同時(shí)實(shí)現勵磁線(xiàn)圈電壓自動(dòng)控制、運行狀態(tài)在線(xiàn)自動(dòng)監測、實(shí)時(shí)故障自診斷及故障定位。采用以ATMEGA16單片機為控制核心，通過(guò)相應傳感器對關(guān)鍵參數進(jìn)行實(shí)時(shí)采集與分析，進(jìn)而對接觸器運行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)準確的判斷。系統縣體實(shí)現原理如圖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(xiàn)電壓380V。通過(guò)對負載各相電壓的監測判斷，即可知道系統是否處于過(guò)壓、欠壓及缺相(由缺相保護電路檢測)運行。若發(fā)現負載正在缺相運行，可立即封鎖PWM號，使系統停止運行并給出故障信息。若系統處于欠壓狀態(tài)可以給出故障報警和實(shí)際電壓值，根據檢測的三相電壓值計算三相負荷不平衡度，若在運行范圍內即不影響正常工作時(shí)，負載保持運行狀態(tài)；當三相不平衡度超過(guò)限定值則停止系統運行進(jìn)行故障檢修，并給出報警信號。