Intelligent kontrollmodul-løsning for overgang av spenningsnedgang for AC-kontaktor

1. Design Background and Requirement Analysis​
Under drift av strømsystemet, kan spenningsdyp – karakterisert ved et plutselig fall i effektiv verdi av spenningen til 10%–90% av den nominerte verdien, varende fra 10 ms til 1 minutt – ofte oppstå på grunn av lynnedslag, kortslutning eller start av store anlegg. Slike hendelser kan føre til at tradisjonelle AC-kontaktorer slår av, som resulterer i uforutsette nedstillinger i kontinuerlige produksjonsprosesser og betydelige økonomiske tap.

Selv om flere intelligente styringsløsninger (f.eks. høyspenning DC-start, PWM-styring) har blitt foreslått, er det en nøkkellimite: mangelen på integrasjon av automatisk modulfoutovergangsfunksjonalitet med evne til å overleve spenningsdyp. For å løse dette problemet bruker denne løsningen CDC17-115 AC-kontaktoren som styringsmål og designer en intelligent styringsmodul med feilredundans for å opprettholde produksjonskontinuiteten selv i tilfelle modulfout.

​2. Modul Arbeidsprinsipp og Systemdesign​
​2.1 Overordnet Operasjonslogikkarkitektur​
Den intelligente styringsmodulen bruker en dobbeltmodus strømforsyning for å sikre pålitelig operasjon under ulike forhold:

​2.2 Nøkkelfunksjon Tekniske Detaljer​
​2.2.1 Strømforsyningsdesign​
En høyytelses strømforsyning fungerer som kjernestrukturen med følgende egenskaper:

• Kjernearkitektur: Pulsspesifisering bredde modulasjons IC (omskaklingsfrekvens 132 kHz), MOSFET (MTD1N80E), spesiell transformator (primær induktans 900 μH, lekkasje induktans 15 μH, vindingsforhold 0.11), og π-type utdatafilter (L3, C2, C3)
• Flere beskyttelsesfunksjoner: Inngang overvoltage/undervoltage, utgang overvoltage/overcurrent/kortslutning/overvarme beskyttelse, integrert soft-start og frekvens jitter teknologi
• Ytelse:
• Stabil last oppstartstid < 35 ms, støtter rask skifting mellom overleving og normal tilstand
• Begrenser automatisk effekt under kortslutning og stabiliserer raskt etter feilklaring
• Utløser overvoltage beskyttelse og slår umiddelbart av PWM utdata ved åpen feedback loop

Tabell 1: Effekten av filter parasittparametre på kortslutningsgjenopprettings spenning

​2.2.2 Feilovergangskrets Design​
En innovativ kombinasjon av kontakt og kontaktløse brytere er brukt:

• Strukturell design: Kontaktbrytere håndterer full bryting og isolasjonsfunksjoner for høyeffekt skifting; strømkrets brytere muliggjør arcfri, høyfrekvens operasjon
• Intelligent overgangslogikk:
• AC strøm leveres via normalt lukket kontakter under initial opplasting
• Skifter automatisk til DC forsytning modus under normal drift
• Ved feiloppdagelse, deaktiverer kontaktbryter driv; gjenopptar AC direkte forsytning etter tilbakestilling for å sikre kontinuitet
• Kontaktbeskyttelsesteknologi: Bruker en universell AC/DC absorpsjon suppresjon krets (diode RC + toveis TVS diode D3) for effektiv overvoltage klamping, dissipasjon av induktiv magnetisk energi, og signifikant reduksjon av bue

​2.2.3 Overgangsprosess Optimalisering​

• AC til DC Overgang: Anvender fullbølge rektifisert pulsasjons spenning via strømkrets brytere, forsinkelse 10 ms før skifting til lavspenning DC, effektivt forebygger kjernerebound; testet overgang er jevn og fri for vibrasjon
• DC til AC Overgang: Bryter DC ved feil og introduserer intelligent AC forsytning; buenergi er frihjulet gjennom revers dioder under overgang, med fasevinkelkontroll for å unngå spenning spike forstyrrelser
• Parameter optimalisering (basert på simuleringsresultater):
• Motstand (R2, R3): Mindre motstandsverdier resulterer i tregere spenning amplitudedyrkningsfall, men påvirker ikke overgangsfasevinkel
• Kondensator (C1, C2): Mindre kapasitansverdier gir høyere oscillasjonsdyrkningsfrekvens (f = 174.7 Hz ved C = 2 μF; f = 795.4 Hz ved C = 0.1 μF)

​3. Simulering og Eksperimentell Verifisering​
​3.1 Simulering Analyse​
Systemsimuleringer ble utført ved hjelp av Multisim programvaren, inkludert:

• Strømforsyning startegenskaper og beskyttelsesyntese simulering
• Analyse av motstand, kapasitans og fasevinkel effekt på spenning oscillasjon under overgang
• Vurdering av parasittparametre på systemstabilitet

​3.2 Eksperimentell Verifisering​
Tester på CDC17-115 AC kontaktoren bekreftet:

• Strømforsyning ubelasted/fullbelasted (50 A kontaktor) bølgeformer oppfyller designforventninger
• Beskyttelsesmekanismer reagerer raskt og effektivt under kortslutning/feedback åpen krets feil
• Overgangsprosesser er jevne, uten kjernevibrasjon, og alle funksjoner oppfyller designkrav

​4. Kjernefordeler og Konklusjon​

1. ​Høyytelses Strømforsyning: Kompakt størrelse, høy effektivitet, og komprehensiv beskyttelsesfunksjoner forbedrer signifikant elektrisk pålitelighet, gjør den ideell for smart elektriske applikasjoner.
2. ​Intelligent Feilovergang: Innovativ design som kombinerer kontakt og kontaktløse brytere sikrer tilbakefall til AC drift under modulfout, garanterer kontinuerlig strømforsyning til kontaktorsystemet.
3. ​Effektiv Energistyring: Universell AC/DC absorpsjon suppresjon krets konverterer effektivt overvoltage og buenergi under overgang til stabilt elektromagnetisk kraft, sikrer ubrudt produksjon.
4. ​Evne til å Overleve Spenningsdyp: Aktiveres automatisk når systemspenning faller til 60% av nominert verdi, opprettholder pålitelig kontaktor trekking for å unngå uforutsette nedstillinger.

Denne løsningen integrerer modulfoutovergang med evne til å overleve spenningsdyp, gir en høyt pålitelig strømforsikring for kontinuerlige produksjonsprosesser, og reduserer effektivt nedtid som skyldes spenningsdyp.