基于无触点控制技术的混合式无弧交流接触器的研究本科毕业设计.doc

毕业设计论文基于无触点控制技术的混合式无弧交流接触器的研究摘 要交流接触器是一种应用特别广泛的低压电器，特别是在低压配电领域及自动化控制领域更是具有不可替代的作用，所以提高交流接触器性能稳定性对电力自动化领域来说具有很重要的意义随着材料科学的发展，交流接触器的机械寿命得到很大提升，但是远低于机械寿命的电寿命却成为了制约交流接触器发展的瓶颈所在对于AC-4使用类别下，合闸阶段触头二次弹跳产生的断续电弧和分闸阶段产生的电弧是影响交流接触器电寿命的主要因素综上所述，解决交流接触器合闸阶段触头弹跳问题和分闸阶段产生的电弧问题是提高交流接触器电寿命的关键所在针对交流接触器合闸阶段触头弹跳问题和分闸阶段产生的电弧问题，本文主要从两大方面对交流接触器进行改进：第一电磁系统改进，针对交流接触器采用交流励磁所带来的问题，提出了多段脉冲稳压直流激磁和直流小电压保持的激磁方案并且设计了智能激磁操作执行机构，从而保证了激磁过程的稳定性；第二针对触头系统进行智能改造国内外对于交流接触器分闸过程进行了系统的研究，就国内而言，过零分断控制技术是研究热点随着电力电子技术的发展，电力电子开关器件越来越成为低压电器控制的焦点。

本文采用的无触点分断理念，具体做法是在交流接触器每相触头两端并联一个双向可控硅，并且配套设计相应的触发电路使得双向可控硅在交流接触器分闸过程中实现分流，这样便可以使交流接触器实现无弧分闸操作,大大提高了交流接触器的电寿命除了针对交流接触器合闸和分闸阶段进行智能改造外，本文还对交流接触器增加了可靠实用的智能保护功能，主要给予交流接触器过压、欠压、过载、漏电保护等功能，保证了交流接触器智能分合闸环境的稳定性以及使其更趋于智能化关键词：交流接触器；智能激磁；无触点控制技术；智能保护AbstractAC contactor played an irreplaceable role in the field of low-voltage distribution and automation control. So consistency of performance of the AC contactor has great economic significance. But further development has so far been constrained by its electrical life which below the mechanical life’s level. The direct effect on electrical life is electric arc that has produced in switching process. Especially under the use of categories of AC-4, the arc generating by switching process become the key restriction of the electrical life of the AC contactor. In view of the above problems, this paper put forward a research plan about intelligent Low voltage Ac contactor without arc. As to the problems in the closing and breaking process, we make the intelligent improvement to solve them. The improvement includes two aspects. one aspect is the improvement of electromagnetic system. this paper designs the corresponding experimental circuit used to determine the specific field parameters which mainly about the DC excitation voltage and DC small voltage. And the design of the intelligent excitation operation of the actuator thereby ensures the stability of the excitation process. The other aspect is intelligent transformation according to the contact system. As to this, the theories mainly divided into zero current breaking and contactless breaking, this paper adopts the contactless breaking concept. The specific approach is in each phase of contact ends connect in parallel with a Bidirectional Triode Thyristor, and supporting the corresponding design of drive circuit and trigger circuit. This makes Bidirectional Triode Thyristor realize shunt in AC contactor on-off process, namely Bidirectional Triode Thyristor bears the main circuit current signal before the on-off process. So it can make AC contactor to achieve arc-less closing operation, The greatly improves the electrical life of the contactor.In addition to AC contactor switch process, this paper also focus on other aspects of intelligent transform of AC contactor, mainly provides overvoltage, under voltage, overload, leakage protection function. As to this intelligent improvement, it will make the AC contactor more intelligent.Keywords：AC contactor；DC magnetizing ；non-contact control technique；intelligent protection(Supported by Huludao Science and Technology Bureau)目 录摘 要 IAbstract II1 绪论 11.1 课题的研究目的和意义 11.2 国内外研究概况和发展趋势 11.2.1 交流接触器合闸控制技术发展状况 21.2.2 交流接触器分闸控制技术发展状况 31.2.3 节能保持技术发展状况 41.3 课题的研究的理论依据与实践方案 51.4 论文章节安排 52 智能交流接触器总体设计方案 82.1 引言 82.2 研究对象简介 92.3 智能交流接触器控制原理分析 102.4 智能交流接触器实验样机 112.5 本章小结 123 智能交流接触器合闸过程方案研究 133.1 交流接触器合闸过程触头弹跳问题的分析 133.2 脉动直流激磁方案分析 143.2.1 合闸相角对吸合过程的影响 153.2.2 激磁电压对吸合过程的影响 163.2.3 不同激磁方式对吸合过程的影响 163.2.4 脉动直流激磁方案存在的相关问题 173.3 多段脉冲稳压直流激磁方案分析 183.3.1 多段脉冲稳压直流激磁方案原理分析 183.3.2 多段脉冲稳压直流激磁系统参数分析 193.4 激磁电源设计 223.4.1 稳压直流激磁电源的设计 223.4.2 稳压直流保持电源设计 223.5 智能激磁硬件部分设计 233.6 智能激磁软件部分设计 243.7 实验测试及结果分析 243.7.1 激磁电源性能测试 243.7.2 实验样机合闸测试 253.8 本章小结 274 智能交流接触器分闸过程方案研究 284.1 交流接触器触头系统电弧能量分析 284.2 关于零电流分断控制技术 304.3 无触点分断控制技术分析 334.3.1 分闸过程电压、电流理论分析 344.3.2 双向可控硅控制方案 374.4 无触点分断控制软件部分设计 404.5 实验测试及结果分析 414.5.1 交流电弧电压、电流的判定 414.5.2 智能改进前分闸过程实验测试 424.5.3 智能改进后分闸过程实验测试 444.6 本章小结 475 交流接触器智能保护功能设计 485.1 智能保护模块硬件部分设计 485.1.1 交流接触器过载保护的设计 485.1.2 交流接触器漏电保护的设计 505.2 智能保护模块软件部分设计 515.2.1 主程序设计 515.2.2 电压、电流信号有效值算法分析 525.2.3 温升计算算法分析 535.3 本章小结 556 结论 56参 考 文 献 57作 者 简 历 60学位论文原创性声明 61学位论文数据集 621 绪论1.1 课题的研究目的和意义交流接触器是一种适用于远距离频繁地接通和断开交流电路的自动控制设备，广泛应用于各种电网配电系统、自动控制系统之中，是电气自动化设备不可缺少的元件。

随着微电子技术的发展和引入，交流接触器开始向智能化方向迈进，智能化交流接触器在增强功能的同时，降低了功耗，减少了触头振动，提高了交流接触器的机械寿命和电寿命所以交流接触器的智能化发展具有很高的经济意义和社会意义[1]随着新材料新工艺的采用，交流接触器机械寿命大幅度提高，机械寿命已达万次以上，只有机械寿命十分之一的电寿命成为影响交流接触器发展的瓶颈特别对于使用类别来说，交流接触器吸合过程中，主触头需承受几倍于主回路额定电流的电流冲击，不可避免的会产生强烈电弧侵蚀，这也使得交流接触器合闸过程成为制约接触器电寿命的重要因素如何减少或者杜绝触头二次弹跳成为降低接触器电弧侵蚀的关键所在针对交流接触器吸合过程产生二次弹跳问题，本文进行详细分析和方案论述，使得交流接触器吸合过程更加智能化，所以智能交流接触器的研究具有很大的实际作用与意义随着电力电子技术的发展，电力电子开关器件越来越成为现代电子产品不可或缺的一部分普通交流接触器分断过程也会在大分断电流的影响下产生强烈电弧影响，对交流接触器分断过程智能改造也是非常必需的，使得交流接触器分断过程基本实现无弧。