自适应控制宽电压交流接触器项目介绍2015423
单位：厦门理工学院单位：厦门理工学院 负责人：陈丽安负责人：陈丽安 自适应控制宽电压交流接触器自适应控制宽电压交流接触器 厦门市科技计划项目厦门市科技计划项目 项目背景 工作原理 系统设计 主要成果 试验结果 项目背景 工作原理 系统设计 主要成果 试验结果 主要内容主要内容 结论结论 交流接触器是量大面广的重要电器产 品。目前传统交流接触器的线圈电压仅 针对一种电压等级进行设计，不具有通 用性，这对于某些特殊电力设备的使用 不方便。并且传统交流接触器没有实现 智能化，其性能指标无法满足现代电力 及工业系统信息化、智能化的要求，特 别是无法满足智能电网发展的要求。 交流接触器是量大面广的重要电器产 品。目前传统交流接触器的线圈电压仅 针对一种电压等级进行设计，不具有通 用性，这对于某些特殊电力设备的使用 不方便。并且传统交流接触器没有实现 智能化，其性能指标无法满足现代电力 及工业系统信息化、智能化的要求，特 别是无法满足智能电网发展的要求。 一、项目背景一、项目背景 本项目研制的自适应控制宽电压交流 接触器综合了电器、电力电子、微计算机、 传感等技术，自适应地进行智能调节控 制，从而能满足接触器在大范围交直流输 入电压 本项目研制的自适应控制宽电压交流 接触器综合了电器、电力电子、微计算机、 传感等技术，自适应地进行智能调节控 制，从而能满足接触器在大范围交直流输 入电压AC24380V或或DC24220V均能高 品质可靠工作，且具有智能化、可控制、 可通信等特点，还可实现节能、无声运行、 在线设置、显示、远程操作等功能。 均能高 品质可靠工作，且具有智能化、可控制、 可通信等特点，还可实现节能、无声运行、 在线设置、显示、远程操作等功能。 二、工作原理二、工作原理 图图 1 工作原理图工作原理图 三、系统设计三、系统设计 在硬件设计上完成了基于单片机在硬件设计上完成了基于单片机 PIC16F873的控制系统电路设计及电 路板 的控制系统电路设计及电 路板PCB设计、制造、调试和测试。设计、制造、调试和测试。 （一）系统硬件设计（一）系统硬件设计 图图 2 系统硬件框图系统硬件框图 PWM脉宽调制驱动电路 ； 输入电压交直流检测电路 ； 输入电压与线圈电压幅值检测电路 ； 触头闭合检测电路 ； 触头回路电流过零检测电路 ； 通信接口电路； 脉宽调制驱动电路 ； 输入电压交直流检测电路 ； 输入电压与线圈电压幅值检测电路 ； 触头闭合检测电路 ； 触头回路电流过零检测电路 ； 通信接口电路； LCD显示及键盘设置电路 ； 电源模块 。 显示及键盘设置电路 ； 电源模块 。 （一）系统硬件设计主要组成部分（一）系统硬件设计主要组成部分 在软件设计上使用在软件设计上使用C语言与汇编 语言相结合的方式编写了程序，实 现了系统所要求的各项控制与调节 功能。 语言与汇编 语言相结合的方式编写了程序，实 现了系统所要求的各项控制与调节 功能。 （二）系统软件设计（二）系统软件设计 123456 654321 D C B A SB 101 D106 LED D107 LED D108 LED D109 LED R 113 R 112R 114 R 115 VC 1 2 J101 C ON2 L102 50m C 101 103 1 2 3 4 D103 DF06 C 102 103 C 111 10u/400v C 112 10u/400v 1 1 2 2 3 3 4 4 UPT1000 JP101 UPT1000 L103 20m C113 20u R 101 5D-11 1 1 2 2 3 3 4 4 T101 TRANS1 S101 SW-SPST C 110 103 D105 4007 R A0/AN0 2 R A1/AN1 3 R A2AN2/Vref 4 R A3/AN3/Vref 5 R B0/INT 21 R B1 22 R B2 23 R B3/PGM 24 R B4 25 R B5 26 R B6/PGC 27 R B7/PGD 28 R C0/TIOS O/TICK1 11 R C1/TIOS I/C CP2 12 R C2/CC P1 13 R C3/SC K/SC L 14 R C4/SDI/SDA 15 R C5/SDO 16 R C6/TX/C K 17 R C7/RX/DT 18 M CLR /Vpp/THV 1 OSC 1/C LKIN 9 OSC 2/C LKOUT 10 R A4/TOC K1 6 R A5/AN4/SS 7 Vss 8 Vss 19 VDD 20 IC 101 PIC16C 872 VC R 102 10K Y101 XTAL C 115 20p C 114 20p SB 103 SB 102 R 104 10K R 103 100k C 116 20u C109 103 D104 4007 C 104 1K C 103 1K C 105 1K C 118 ELECTRO2 C 117 472 D101 4007 Q101 IR F830 D102 4007 KK C C R 110 15K 1 2 5 4 IC 102 4N25 VC R 109 10k K101 R ELAY-S PS T L101 50m 主电路 VC VC R 303 100KC302 104 1 1 2 2 3 3 4 4 8 8 7 7 6 6 5 5 K2 K1 D301 HCNR 201 R 301 100K*/2W R 302 12K*/2W C 301 220u VC R 403 680KC402 104 1 1 2 2 3 3 4 4 8 8 7 7 6 6 5 5 K2 K1 D401 HCNR 201 R 401 100K*/2W R 402 12K*/2W C 401 220u R 603 51K A A K K D603 4007 D601 4007 D602 4007 C 601 103 C 602 105 R 704 10K R 702 12K Q7029014 VC R 707 1K2 R 708 1K2 VC C 701 104 C 703 104 C 702 104 C 705 104 VC R 703 10K R 701 12K Q7019014 C 704 104 R 705 1K2 R 706 1K2 VC 1 6 2 7 3 8 4 9 5 JP701 PC-R S 232 1 2 J701 C ON24 1 2 J702 C ON2 接口板 VC B BDD EE AA R 0 1 R E 2 DE 3 D1 4 VC 8 A 7 B 6 GND 5 IC 701 M AX458 R 0 1 R E 2 DE 3 D1 4 VC 8 A 7 B 6 GND 5 IC 702 M AX458 输入电压检测 线圈电压检测 通讯电路 负载电流过零检测 SB 105 SB 104 SB 106 R 106 10K R 108 10K R 107 10k C 107 1K C 106 1K C 108 1K RA0 R A0 R A1 R A2 R A3 R A4 RA1 R A4 AA C C B B 复位 PWM* 按键 故障* 通讯*通断* 按键 按键 按键 按键 R C0 R C6 R C7 R C0 R C6 R C7 R C3 R C5 R C4 RC3 RC5 RC4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 J801 C ON20 VC SC LK SID C S VC R 801 POT2 LCD接口 R 604 10k VCAA 输入交直流检测 R 207 100K R 205 1K C 201 1u/400v C 202 20u/100v 1 2 5 4 IC 201 4N25 VC R 201 100K D201 4007 R 203 100K R 206 22K Q201 NPN1 C 203 104 R A2 R 204 10K R 202 100K C 502 20u VC R 502 100K D502 4007 R 503 100K R 505 22K Q501 NPN1 R 501 100K R 504 100K VC 1 2 5 4 IC 501 4N25 1 2 3 4 D501 DF06 触头闭合检测 R A3 DD EE R 506 100 C 503 104 R 507 100K C 501 20u/100v 48 2 3 1 U601A LM358 5 6 7 48 U601B LM358 R 602 10k R601 10k VC VC R 605 10k R 606 10k KK T2 IN 10 VCC 14 R 1 IN 13 VDD 2 C 2+ 4 GND 15 R 1 OUT 12 R 2 OUT 9 C 1- 3 R 2 IN 8 C 1+ 1 VEE 6 C 2- 5 T2 OUT 7 T1 IN 11 T1 OUT 16 IC 701 MAX232 I1 1 I2 2 P1 3 P2 4 IC 601 LCTA21C E EE FF 控制软件主要由以下几部分组成：控制软件主要由以下几部分组成： 主程序； 输入电压及线圈电压采样子程序 ； 脉宽调制（ 主程序； 输入电压及线圈电压采样子程序 ； 脉宽调制（PWM）子程序 ； 通信子程序 ； ）子程序 ； 通信子程序 ； LCD显示模块子程序 ； 按键设置模块子程序 。 显示模块子程序 ； 按键设置模块子程序 。 （二）软件设计（二）软件设计(续续) （三）产品样机（三）产品样机 图图3样机样机 四、试验结果四、试验结果 输入电压与输入电压与PWM占空比之间的 关系是近似的分段线性关系。控制系 统利用这种分段线性关系，并采用闭 环自适应调节，便能确保接触器在不 同的电压下可靠稳定地工作。 占空比之间的 关系是近似的分段线性关系。控制系 统利用这种分段线性关系，并采用闭 环自适应调节，便能确保接触器在不 同的电压下可靠稳定地工作。 （一）（一）（一）（一）PWMPWM脉宽调制占空比实验脉宽调制占空比实验脉宽调制占空比实验脉宽调制占空比实验 （二）节能实验结果（二）节能实验结果 交流电压输入时，可节能交流电压输入时，可节能85.5%以上； 直流电压输入时，可节能 以上； 直流电压输入时，可节能84.7%以上。以上。 图 4 实用新型专利授权 图图 5 授予发明专利授权证书授予发明专利授权证书 图图 6 挑战杯获奖证书挑战杯获奖证书 五、结论五、结论 自适应控制宽电压交流接触器可以在自适应控制宽电压交流接触器可以在 AC24380V或或DC24220V交直流电压 范围内高品质可靠稳定工作，而且实现接 触器节能、无声运行以及在线设置、显示 、远程通信等功能，具有较好的通用性， 大幅度减少了产品种类，具有较好的市场 前景和经济效益。 交直流电压 范围内高品质可靠稳定工作，而且实现接 触器节能、无声运行以及在线设置、显示 、远程通信等功能，具有较好的通用性， 大幅度减少了产品种类，具有较好的市场 前景和经济效益。
