新一代智能型節(jié)能接觸器研究及實現(xiàn)

個人整理精品文檔，僅供個人學(xué)習(xí)使用個人整理精品文檔，僅供個人學(xué)習(xí)使用#. 轉(zhuǎn)換時間計和優(yōu)化。交流接觸器采用節(jié)電技術(shù)將其操作電磁系統(tǒng)的電流由交流改為直流，交、直流吸力特性的有較大的差異，直流靜態(tài)吸力特性要比交流的陡些，如圖所示。因此，對電磁系統(tǒng)進行重新設(shè)計和優(yōu)化是必不可少的。如果吸力特性曲線與反力特性曲線相交，如下圖(b)，在主觸頭剛接觸時，靜態(tài)吸力要小于反力,但由于接觸器運動系統(tǒng)的慣性力,當滿足圖的吸力陰影面積s1>s2時，接觸器仍可以完全閉合，但一般不采用這種吸力特性與反力特性相交的設(shè)計方案，而是設(shè)計成靜態(tài)吸力特性處處高于反力特性。顯然，如果靜態(tài)吸力特性比反力特性高出太多了，如圖(a)，對應(yīng)于陰影面積的那部分能量將使接觸器的可動系統(tǒng)加速和撞擊，這就會造成鐵芯的損磨加劇并增大主觸頭的振動時間，這對交流接觸器的接通和分斷以及壽命的性能是很不利的。圖(c)的吸力特性和反力特性是較理想的配合，陰影面積較小。吸力特性力特性反力特性反力特性反力特性吸力特性DO吸力特性吸力特性(c)力特性反力特性反力特性反力特性吸力特性DO吸力特性吸力特性(c)吸動電流高減電端吸動電流高減電端此外，還應(yīng)分析節(jié)電操作由吸動到吸持不同的轉(zhuǎn)換情況對交流接觸器閉合性能的影響。節(jié)電操作交流接觸器吸持電端

在吸合過程中要從吸動狀態(tài)轉(zhuǎn)換到吸持狀態(tài),在轉(zhuǎn)換過程中,由于電路中有電感,操作線圈中的電流不會突變,而是有一個衰減的過渡過程，如圖所示。操作電磁系統(tǒng)的電流由交流改為直流，直流靜態(tài)吸力要比交流的大，因此在對電磁系統(tǒng)進行重新設(shè)計時運用ANSYS、ADMAS等計算機輔助仿真分析軟件，設(shè)計和優(yōu)化電磁機構(gòu)系統(tǒng)，使吸力特性和反力特性配合良好，減少觸頭、鐵心接通過程中的彈跳和碰撞，降低電弧對觸頭的燒損，提高產(chǎn)品電壽命和機械壽命性能。電磁系統(tǒng)的研究與設(shè)計中還包含磁材料的研究，使電磁系統(tǒng)達到最佳的性能。信號檢測與智能控制技術(shù)智能系統(tǒng)是交流接觸器的控制中心，承擔三大任務(wù)：一是產(chǎn)生DC/DC變換用的PWM波；二是各種信號的檢測和處理；三是系統(tǒng)控制，完成各種智能化的功能。交流接觸器得電后，智能系統(tǒng)需產(chǎn)生吸動PWM信號，延時相應(yīng)時間后，轉(zhuǎn)換到吸持狀態(tài)，產(chǎn)生吸持PWM信號，檢測到各種故障后，停止PWM信號，實現(xiàn)各種保護功能?？梢?，PWM信號就是智能系統(tǒng)發(fā)出的指令信號，PWM信號及時序的設(shè)計是至關(guān)重要的。完成各種智能化的功能，必須依賴于各種電壓和電流信號的檢測結(jié)果。采樣和濾波處理是信號檢測的基本步驟。采樣頻率3s是采樣結(jié)果能使原始信號復(fù)現(xiàn)的重要參數(shù)，也是影響數(shù)字測量準確度的重要因素之一。香農(nóng)(C。E。Shnnon)采樣定理指出：只有采樣頻率大于原始信號頻譜中最高頻率的兩倍，采樣結(jié)果才能復(fù)現(xiàn)原始信號的特征。因此要保證控制器對現(xiàn)場參量的測量精度，采樣頻率必須滿足香農(nóng)采樣定理。本項目在選擇控制器中的A/D轉(zhuǎn)換的采樣頻率時，先對被測信號進行分析，確定信號中的最高次諧波次數(shù)（3C）,再根據(jù)3SN23c確定采樣頻率。3c越高，越能真實地反應(yīng)被測參量的原貌，測量精度就越高。交流接觸器的保護功能類型很多，這些保護功能都依賴于對應(yīng)信號的采樣和檢測結(jié)果，對信號檢測的快速性和有效性要求高。在大電流系統(tǒng)中，采樣的信號的電流噪聲大，都需要快速有效的濾波算法。電源電壓信號經(jīng)分壓和電路濾波后，可直接采樣，電源電壓信號的檢測結(jié)果決定臨界動作電壓防抖動、欠電壓保護、過電壓保護的動作。主觸頭的電流信號采樣由三相電流互感器和剩余電流互感器完成，三相電壓和電流信號的檢測結(jié)果決定相序保護、缺相保護的動作，剩余電流的檢測結(jié)果決定漏電保護的動作?？梢姡盘柕臋z測必須快速有效，同時智能控制系統(tǒng)必須由快速的計算機來承擔各種多任務(wù)的處理，智能控制系統(tǒng)的健壯性是保證交流接觸器可靠性的關(guān)鍵。（4）電磁兼容（EMC）設(shè)計在產(chǎn)品的研制過程中進行電磁兼容性EMC設(shè)計也是保證智能控制器可靠性的關(guān)鍵。在智能控制器的設(shè)計中，最關(guān)心的是如何降低電磁敏感性（EMS）,提高其外部環(huán)境電磁干擾（EMI）的能力。智能控制器受到的主要干擾來自以下幾個方面：低頻干擾，高頻干擾，靜電放電抑制和磁場干擾。本項目的電磁兼容性設(shè)計，從硬件電路和軟件設(shè)計上采取措施，一方面抑制這些干擾，另一方面提高控制器自身的抗干擾能力。硬件的抗干擾設(shè)計有：①選取合理的接地措施來抑制靜電干擾；②采用具有寬輸入電壓范圍并帶有儲能電容和電感的開關(guān)電源為控制器供電，并增設(shè)對電源供電質(zhì)量的監(jiān)控，減小電網(wǎng)電壓跌落和短暫中斷的影響；③設(shè)置電源線路濾波器和在模擬量輸入通道中接入高頻磁環(huán)來抑制差模干擾（Vcd）和共模干擾（Vcm）；用瞬態(tài)電壓抑制器（TVS）吸收過電壓能量；④采用金屬氧化物壓敏電阻的浪涌吸收器和過壓抑制器來吸收電壓、電流的浪涌信號；⑤PCB板的數(shù)字電路與模擬電路分開布置，分開供電；加寬PCB板中的電源線和地線；PCB板的強電區(qū)域與弱電區(qū)域嚴格分離；PCB板中的通信部分采用與中央控制模塊完全隔離的獨立電源供電；智能控制器軟件的抗干擾措施：①增加了看門狗（Watchdog）監(jiān)視程序，當控制器程序跑飛時，Watchdog不能定時復(fù)位而產(chǎn)生溢出，迫使中央處理器自復(fù)位，使控制器恢復(fù)正常工作。②采用指令冗余和軟件陷阱方法。③無擾動的重恢復(fù)技術(shù)（5）機械結(jié)構(gòu)設(shè)計與材料研究由于智能型節(jié)能交流接觸器的體積縮小和重量減輕，要求機械結(jié)構(gòu)重新設(shè)計與優(yōu)化，包含總體框架設(shè)計和滅弧設(shè)計。研究絕緣材料具有高的耐弧能力，在高溫下具有良好的機械性能和電氣性能，必須對絕緣材料和電器結(jié)構(gòu)的研究。如使用機械強度高、表面光澤、耐高溫、能抑制金屬粒子堆積的絕緣材料，加適量稀有添加劑的新型銀合金觸頭；VJC（電弧蒸氣噴射控制）技術(shù)，三維磁場集中驅(qū)弧技術(shù)等。研究觸頭材料及工藝，要求有良好導(dǎo)電性能和機械性能，有高的耐弧能力。另外，對系列化的智能型節(jié)能交流接觸器的各模塊的通用性進行規(guī)劃設(shè)計，機械件、電路模塊、電磁模塊、互感器的系列化、通用化和組合化設(shè)計，有利于電器結(jié)構(gòu)緊湊，使部件尺寸規(guī)范化，便于安裝和組合。3、主要創(chuàng)新點和創(chuàng)新方式本項目融合現(xiàn)代電子技術(shù)、電磁技術(shù)、計算機技術(shù)、智能技術(shù)、現(xiàn)代檢測技術(shù)、控制技術(shù)和通信技術(shù)，研究新一代交流接觸器的節(jié)電技術(shù)、智能化技術(shù)和方法，設(shè)計開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的智能化節(jié)電型交流接觸器，填補國內(nèi)在脈寬調(diào)制直流吸持式的一體化節(jié)電型交流接觸器方面的空白，同時有效解決了交流接觸器智能化的技術(shù)難題，其主要創(chuàng)新點：本項目研發(fā)的新一代節(jié)能型交流接觸器，采用脈寬調(diào)制技術(shù)來控制直流操作電壓，具有高效節(jié)能、體積小、可靠性高、工藝成熟的優(yōu)點，完全可以替代傳統(tǒng)的交流接觸器。傳統(tǒng)的大、中型交流接觸器的吸持功率需幾十伏安至幾百伏安，而本項目研發(fā)的新一代節(jié)能型交流接觸器的吸持功率僅幾伏安，節(jié)電率高達95％以上。采用脈寬調(diào)制技術(shù)來控制直流操作電壓，使接觸器的鐵心和線圈的體積大大減小，工藝成熟，可靠性高。機械鎖扣式和永磁式交流接觸器的節(jié)電率也很高，但由于機械壽命和抗干擾能力的限制，這兩種節(jié)能型交流接觸器的可靠性不高，同時工藝復(fù)雜，成本也高。因此，這兩種節(jié)能型交流接觸器無法替代傳統(tǒng)的交流接觸器。而本項目研發(fā)的新一代節(jié)能型交流接觸器，不僅可靠性高，而且工藝和成本與傳統(tǒng)的交流接觸器接近，因此完全可以替代傳統(tǒng)的交流接觸器。目前，國內(nèi)廠家尚未掌握這種交流接觸器的關(guān)鍵技術(shù)，本項目研發(fā)成果將填補國內(nèi)脈寬調(diào)制直流操作式交流接觸器的空白。該產(chǎn)品的研發(fā)具有國內(nèi)領(lǐng)先性，擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)。本項目有效地解決了交流接觸器智能化的技術(shù)難題，智能化程度達到了第四代交流接觸器的特征。本項目研發(fā)的交流接觸器為智能型，具有耐電壓波動、臨界電壓觸頭無抖動的基本功能，同時還具有欠電壓保護、過電壓保護、相序保護、缺相保護和漏電保護、動作電壓閾值可調(diào)及網(wǎng)絡(luò)通訊和控制等功能，成為新一代智能型節(jié)能交流接觸器。本項目的研究過程中，在對國外先進技術(shù)進行消化吸收的基礎(chǔ)上，采用產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合的自主開發(fā)技術(shù)創(chuàng)新方式。充分利用研究所、高等院校和企業(yè)各自的優(yōu)勢，在國內(nèi)已取得成果的基礎(chǔ)上，積極消化吸收國外的先進技術(shù)，加速本項目的研發(fā)。預(yù)期目標（主要技術(shù)經(jīng)濟指標、知識產(chǎn)權(quán)申請情況、應(yīng)用前景）；1、主要技術(shù)指標能耗：有功功率和視在功率均為同規(guī)格普通交流接觸器5％；吸合閾值電壓（熱態(tài)）：77%Us±1%；釋放閾值電壓（熱態(tài)）：55%Us±1%；運行極限電壓范圍：77%~120%Us（普通接觸器為85%~110%）；臨界電壓，觸頭不振顫，消除吸合和釋放的臨界狀態(tài)。滿足最大1200次/h的極限操作頻率（機械壽命200萬次）；自帶浪涌吸收功能；通過EMC抗擾度實驗和發(fā)射實驗；⑥接觸器可以由獨立邏輯信號控制（如PLC）也可以直接由A1及A2控制；⑦電子電路失效后的保護：一旦電子電路失效，內(nèi)部的監(jiān)視電路可確保主觸頭從接通狀態(tài)安全轉(zhuǎn)至到斷開狀態(tài)。⑨20ms失電保護，主觸頭不會斥開；滿足國際標準SEMI-47-0200；⑩保護功能：欠電壓保護、過電壓保護、相序保護、缺相保護和漏電保護。2、主要經(jīng)濟指標和應(yīng)用或產(chǎn)業(yè)化前景本項目完成后使節(jié)能型交流接觸器的技術(shù)水平達到國內(nèi)領(lǐng)先水平，市場價格僅為國外同等產(chǎn)品的20％－50％，國外相同節(jié)能型產(chǎn)品的市場價格為國內(nèi)同等規(guī)格的普通接觸器的4－6倍，可與國外著名電氣公司的產(chǎn)品競爭，替代國外進口產(chǎn)品。合作企業(yè)正在積極籌建新一代節(jié)能型交流接觸器等關(guān)鍵器件的產(chǎn)業(yè)化基地，增加新一代節(jié)能型交流接觸器整機生產(chǎn)線和測試設(shè)備，準備產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。預(yù)計本項目完成后，合作企業(yè)將新一代節(jié)能型交流接觸器陸續(xù)投產(chǎn)，第1年占大、中型交流接觸器產(chǎn)量的20％，計年產(chǎn)量20萬臺、年產(chǎn)值6000萬元、利稅總額1000萬元；第2年占大、中型交流接觸器產(chǎn)量的50％；第3年將大、中型交流接觸器全部替換成新一代節(jié)能型交流接觸器，歷時年產(chǎn)量達100多萬臺、年產(chǎn)值3億元、利稅總額6000萬元。新一代節(jié)能型交流接觸器價格與普通交流接觸器接近，進一步推廣后，全國年銷售量可達1000萬臺，年銷售額可達30億元，利稅總額可達6億元。然而，間接經(jīng)濟價值、環(huán)保意義和社會價值就更大了，按照新一代節(jié)能型交流接觸器節(jié)能率95%來計算，每臺年可節(jié)省電量100度，市場保有量1億臺，每年可節(jié)省電量100億度，相當于年節(jié)省404萬噸標準煤、4000萬噸淡水，少排放1000萬噸二氧化碳，其環(huán)保意義和社意義是顯而易見的。本項目研究成果將大幅度增加合作企業(yè)交流接觸器的市場份額，實際產(chǎn)值數(shù)據(jù)將遠遠大于上述數(shù)據(jù)。同時，本項目研制完成將進一步改變我國低壓電器發(fā)展落后于國外的狀況，加快利用微電子、計算機、通信等高新技術(shù)對傳統(tǒng)低壓電器產(chǎn)業(yè)的改造的步伐，滿足電網(wǎng)技術(shù)進步的需要。本項目的開發(fā)還將在行業(yè)中產(chǎn)生示范性作用，指導(dǎo)低壓電器行業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)，技術(shù)改造，避免低水平重復(fù)生產(chǎn)競爭，帶動整個行業(yè)技術(shù)進步，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。3、新一代節(jié)能型交流接觸器具有的完全自主知識產(chǎn)權(quán)（1）獨特的電路設(shè)計（2）電磁系統(tǒng)和機械結(jié)構(gòu)（3）實現(xiàn)各種智能化功能的算法和代碼（4）外觀設(shè)計五、研究方案、技術(shù)路線、組織方式與課題分解1、項目研究實施方案本項目采用產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合，校企合作，由高校和企業(yè)共同研發(fā)的模式。高校負責(zé)節(jié)能、電路、電磁系統(tǒng)方面的研究與設(shè)計，企業(yè)負責(zé)主回路、結(jié)構(gòu)、機械材料方面的研究與設(shè)計，以充分發(fā)揮高校與企業(yè)的優(yōu)勢。研發(fā)完成后，由企業(yè)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。2、技術(shù)路線本項目由七大部分組成：直流變換主電路、電源電路、電磁系統(tǒng)、信號檢測、智能系統(tǒng)、電磁兼容、機械結(jié)構(gòu)。其中直流變換主電路、電磁系統(tǒng)、電源電路涉及接觸器的節(jié)能效率，信號檢測、智能系統(tǒng)涉及接觸器的智能化程度。（1）電磁系統(tǒng)電磁系統(tǒng)的研究和設(shè)計是接觸器設(shè)計的重點，電磁操作系統(tǒng)的“電與力”的關(guān)系是如何取決節(jié)電性與可靠性達到平衡的關(guān)鍵，電磁系統(tǒng)的設(shè)計最為復(fù)雜。電磁系統(tǒng)的設(shè)計流程圖將電磁系統(tǒng)改為直流吸持，鐵心的渦流損耗和磁滯損耗很小（可以忽略），鐵心（含銜鐵）的材料由硅鋼改為軟磁鑄鐵，節(jié)省黑色金屬。直流吸持時吸力穩(wěn)定，取消短路環(huán)。直流吸持可提高電磁吸力，設(shè)計磁路是要求截面大、閉合磁路短，以獲得最大吸力。在銜鐵吸合前，磁路不閉合（氣隙1。1-1。2cm），測試B-H特性，由于磁路固定，磁場強度H用安匝表征。由于氣隙大，此時的B-H特性應(yīng)接近線性。在銜鐵吸合后，磁路閉合（氣隙0。1mm），測試B-H特性，此時的B-H特性是非線性。根據(jù)磁路不閉合的B-H特性，估算出吸合電流及線圈匝數(shù)，根據(jù)磁路閉合的B-H特性，估算出吸持電流及線圈匝數(shù)，然后對線圈的線徑和匝數(shù)進行優(yōu)化。然后，設(shè)計吸合調(diào)試電源和吸持調(diào)試電源，測試吸力特性與反力特性，為使吸力特性與反力特性的最佳配合，對電磁系統(tǒng)進行總體優(yōu)化，包括磁路、材料、操作線圈、規(guī)劃吸合與吸持的激磁電流等。另外，軟磁鑄鐵適當?shù)男∈４乓材茉黾庸?jié)電的效果。（2）直流變換電路直流變換電路為操作線圈的提供吸合電流及吸持電流，直流變換電路輸出直流電壓UO由PWM的脈寬控制，使交流接觸器的吸合和吸持既可靠又節(jié)能。直流變換電路框圖操作線圈的操作線圈的平均直流電流IO=0。9Ui*D/RD為PWM信號的占空比，R為操作線圈直流電阻，Ui為輸入交流電壓，額定值為380V和220V兩個規(guī)格。直流變換電路的脈寬調(diào)制采用兩級控制策略，吸合動作的占空比D=1，吸持狀態(tài)的占空比很小。PWM的頻率固定，設(shè)為超音頻，以達到無聲目的。因此，操作線圈的吸合平均直流電流為0。9Ui/R，Ui規(guī)劃為額定的0。77~1。2倍，另外還要考慮吸合電流的暫態(tài)過程。吸合過程的暫態(tài)有兩部分組成，吸動前操作線圈電感量小，吸動后電感量明顯變大，吸合電流的暫態(tài)過程參見下圖。吸合電流的暫態(tài)過程操作線圈的吸合電流取決于線圈的電阻、電感量變化及吸動時間，VPWM的占空比無關(guān)。而操作線圈的吸持電流在設(shè)計電磁系統(tǒng)時已規(guī)劃好，因此吸持占空比規(guī)劃依據(jù)為D=I。吸持R/（0。9*0。55*?額定）在Ui為額定的0。55倍時，接觸器仍保持吸持可靠。直流變換主電路（直流電子變壓器）采用CUK電路，脈寬調(diào)制PWM信號由智能控制系統(tǒng)提供，經(jīng)驅(qū)動后直接控制高耐壓高演05管，經(jīng)續(xù)流電路的調(diào)整，使操作線圈的電流達到要求設(shè)計要求。驅(qū)動電路要考慮驅(qū)動電壓匹配問題和MOS管柵極電容的充放電問題。直流變換的效率是接觸器節(jié)能的關(guān)鍵。（3）電源電路系統(tǒng)控制電路電源的效率也是接觸器節(jié)能的關(guān)鍵技術(shù)之一。系統(tǒng)控制電路的電源采用半橋式開關(guān)電源技術(shù)；半橋式開關(guān)電源具有高效率高功率因數(shù)和低耐壓的特點，技術(shù)成熟。同樣重要的是，要減少系統(tǒng)控制電路本身的功耗，系統(tǒng)電路我們采用CMOS型微功耗電路，工作電流為微安級。（4）信號檢測信號檢測是接觸器實現(xiàn)智能化的關(guān)鍵，可靠的信號檢測結(jié)果是智能系統(tǒng)的決策依據(jù)。在大電流、強干擾的工業(yè)環(huán)境中，要可靠、有效、高速地獲取各種采樣

信號，需要良好的傳感器。檢測信號的處理和決策由智能系統(tǒng)完成，下面是各種電壓、電流信號采樣的技術(shù)線路。位置接觸器吸合?運行限制77%的額定電壓值接觸器吸合?運行限制77%的額定電壓值55%的額定電壓值欠電壓保護、過電壓保護特性正常范圍欠壓、過壓保護特性參見上圖，欠壓保護、過壓保護需要采樣控制電壓?？刂齐妷航?jīng)電阻分壓，低通濾波，送智能系統(tǒng)的A/D口，由智能系統(tǒng)根據(jù)欠壓、過電壓保護特性來決策，通過PWM信號控制接觸器的動作，以達到保護目的。0K1ULIP：1口口K100K1口口K100K0K1ULIP：1口口K100K1口口K100K缺相檢測工相序檢測4鎖定VH不鎖VL可正序指示-反序指示輸出三相相序缺相檢測電路TC783A相序和缺相檢測可采樣三相主靜觸頭的輸入端電壓，由三相相序缺相檢測電路TC783A來完成相序和缺相判定，開關(guān)量輸出送智能系統(tǒng)的數(shù)據(jù)口，但需考慮電源及信號電位的隔離問題。該方案對負載缺相無法判斷，考慮負載缺相需要采樣三相主靜觸頭電流，這對星形電流互感器的要求很高，此時相序檢測參見下圖。節(jié)點123為三相主靜觸頭的電壓輸入端，相序比較、整流后經(jīng)光耦，輸出判定開關(guān)量。后一種方案的優(yōu)點是不需考慮電源及信號電位的隔離問題，負載缺相也可判定，但電路復(fù)雜。相序檢測電路漏電保護需要采樣三相主靜觸頭的剩余電流，剩余電流傳感器信號比較判斷，開關(guān)量送智能系統(tǒng)的數(shù)據(jù)口，也不需考慮電源及信號電位的隔離問題。（5）智能控制系統(tǒng)智能系統(tǒng)要完成三大任務(wù)：產(chǎn)生DC/DC變換用的PWM信號、各種檢測信號的處理和智能化決策。智能化功能包括欠電壓保護、過電壓保護、相序保護、缺相保護和漏電保護等，以及動作電壓閾值可調(diào)及網(wǎng)絡(luò)通訊及控制等功能。因此，智能系統(tǒng)的多任務(wù)、實時性和快速性，都需要強大的計算機及優(yōu)秀的算法來支持，同時還要保證系統(tǒng)的低功耗。（6）電磁兼容（EMC）電磁兼容（EMC）的設(shè)計也是保證智能控制器可靠性的關(guān)鍵。在智能控制器的設(shè)計中，最關(guān)心的是如何降低電磁敏感性（EMS）,提高其外部環(huán)境電磁干擾（EMI）的能力。智能控制器受到的主要干擾來自以下幾個方面：低頻干擾，高頻干擾，靜電放電抑制和磁場干擾。本項目的電磁兼容性設(shè)計，從硬件電路和軟件設(shè)計上采取措施，一方面抑制這些干擾，另一方面提高控制器自身的抗干擾能力。硬件的抗干擾設(shè)計有：選取合理的接地措施來抑制靜電干擾、采用具有寬輸入電壓范圍并帶有儲能電容和電感的開關(guān)電源、設(shè)置電源線路濾波器和在模擬量輸入通道中接入高頻磁環(huán)來抑制差模干擾（Vcd）和共模干擾（Vcm\用瞬態(tài)電壓抑制器（TVS）吸收過電壓能量、采用金屬氧化物壓敏電阻的浪涌吸收器和過壓抑制器來吸收電壓電流的浪涌、PCB板的數(shù)字電路與模擬電路分開布置和供電、PCB板的強電區(qū)域與弱電區(qū)域嚴格分離、PCB板中的通信部分采用與中央控制模塊完全電隔離。軟件的抗干擾措施：增加了看門狗(Watchdog)監(jiān)視程序、采用指令冗余和軟件陷阱方法、無擾動的重恢復(fù)技術(shù)。(7)機械結(jié)構(gòu)與材料研究在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計與材料研究方面，與普通接觸器相同，但智能型節(jié)能交流接觸器具有體積小和重量輕的特點。機械結(jié)構(gòu)還包括滅弧設(shè)計、絕緣材料的耐弧能力和機械性能的研究和設(shè)計。機械結(jié)構(gòu)設(shè)計還考慮各模塊的系列化、通用化和組合化的設(shè)計問題，使電器結(jié)構(gòu)緊湊，部件尺寸規(guī)范化，便于安裝和組合。3、組織方式與課題分解項目課題分解為節(jié)能電路研究與設(shè)計、智能化研究與設(shè)計、電磁系統(tǒng)研究與設(shè)計、機械結(jié)構(gòu)設(shè)計與材料研究、電磁兼容研究與設(shè)計五個子課題。研發(fā)人員分為四個小組：節(jié)能電路及電磁兼容研發(fā)組、智能化研發(fā)組、電磁系統(tǒng)研發(fā)組和機械結(jié)構(gòu)與材料研發(fā)組，整個項目設(shè)立項目總負責(zé)人一名，每組分別設(shè)立組長一名，設(shè)計成員四到六名。每組分別完成子課題設(shè)計，定期由子課題組長向項目總負責(zé)人匯報進度情況。組次組別成員任務(wù)1節(jié)能電路及電磁兼組長1人節(jié)能電路和電磁兼容研究與設(shè)計、容研發(fā)組成員5人系統(tǒng)總設(shè)計、系統(tǒng)總體測試2智能化研發(fā)組組長成員1人4人智能化研究與設(shè)計、電路失效保護設(shè)計及相關(guān)測試3電磁系統(tǒng)研發(fā)組組長成員1人3人電磁系統(tǒng)研究與設(shè)計及相關(guān)測試4機械結(jié)構(gòu)與材料研組長1人機械結(jié)構(gòu)設(shè)計、滅弧設(shè)計、材料研發(fā)組成員3人究及相關(guān)測試

六、計劃進度安排；計劃進度安排如下表：起始年月進度目標要求(每欄限80字)20XX年1月-3月在項目要求分析和生產(chǎn)過程調(diào)研的基礎(chǔ)上，根據(jù)生產(chǎn)技術(shù)指標以及原來研究的基礎(chǔ)上，進行系統(tǒng)方案設(shè)計，相關(guān)設(shè)備和器件的優(yōu)選，確定改進的設(shè)計方案。20XX年3月-9月對各方面的關(guān)鍵技術(shù)和技術(shù)難題進行攻關(guān)，同時對各種研究結(jié)果進行分析、改進。20XX年9月-12月完成節(jié)能電路的設(shè)計定型，試制電路模塊，在主要規(guī)格的電磁系統(tǒng)上實驗，達到節(jié)能指標；完成電磁系統(tǒng)、機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計定型，試制樣機，達到電學(xué)和力學(xué)各方面的性能指標。20XX年1月-3月完成智能化的設(shè)計，完成各種信號的采集和處理，初步完成各種智能化功能的實現(xiàn)；完成電磁兼容(EMC)的設(shè)計，達到EMC實驗要求；整體裝機投入試運行，測試各種性能和功能；對部分規(guī)格節(jié)能型交流接觸器投入小批量試產(chǎn)。20XX年4月-9月總結(jié)各種技術(shù)問題和設(shè)計問題，進行有效的改進，整體性能指標達到要求；收集所開發(fā)設(shè)備的使用信息，改進信息，同時通過所研發(fā)設(shè)備的生產(chǎn)應(yīng)用統(tǒng)計分析產(chǎn)品失效原因，提出提高產(chǎn)品可靠性的指導(dǎo)性建議。20XX年10月-12月完成課題，組織專家鑒定、驗收、申報專利；整機投入小批量生產(chǎn)。七、現(xiàn)有工作基礎(chǔ)和條件；1、申報單位簡況為高校智能電子電器重點實驗室智能電子電器重點實驗室于20XX年成立，20XX年7月市政府發(fā)文同意在智能電子電器重點實驗室的基礎(chǔ)上成立“市智能電子電器行業(yè)技術(shù)研究中心”，市科學(xué)技術(shù)局也給予了很大的支持，20XX年將申報浙江省的低壓電器與智能電器科技創(chuàng)新平臺。該中心主要依托高校的人才資源優(yōu)勢和儀器設(shè)備優(yōu)勢，是一個以工業(yè)科技創(chuàng)新為研究對象的科研平臺，研究內(nèi)容包括科技創(chuàng)新和社會服務(wù)兩個方面。目前，本研究中心在電力、電器方面的研究的縱向項目有：電子組件板高溫加電老化智能檢測系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)（浙江省科技廳項目重大專項，資助經(jīng)費50萬元）、自動化強激光眼鏡加工平臺的研制與開發(fā)（省科技廳重點項目，資助經(jīng)費25萬元）、低壓塑殼斷路器保護特性智能在線校驗系統(tǒng)的研制（浙江省科技廳項目，資助經(jīng)費16萬元）、新型高壓開關(guān)柜溫度在線實時檢測系統(tǒng)的開發(fā)研究（浙江省科技廳項目，資助經(jīng)費15萬元）、低壓塑殼斷路器瞬時保護特性智能在線校驗系統(tǒng)（市科技局項目，資助經(jīng)費15萬元）、高壓開關(guān)柜內(nèi)接頭溫度在線檢測系統(tǒng)（市科技局項目，資助經(jīng)費5萬元入基于ARM的電能質(zhì)量在線監(jiān)測控制儀（市科技局項目，資助經(jīng)費15萬元）、變電所遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng)（市科技局項目，資助經(jīng)費10萬元）、基于GSM網(wǎng)絡(luò)的便攜式心電監(jiān)測（市科技局項目，資助經(jīng)費6萬元）。完成企業(yè)委托我們重點實驗室研發(fā)的橫向項目幾十項，其中以正泰集團委托開發(fā)的“電子組件板高溫老化智能檢測系統(tǒng)”項目為代表（20XX年一期項目投入經(jīng)費178萬元，20XX年二期項目投入經(jīng)費535萬元），共計經(jīng)費1000余萬元。獲國家發(fā)明專利3項，實用新型專利13項。合作單位項目合作單位為全國生產(chǎn)低壓電器的知名企業(yè)，生產(chǎn)的交流接觸器、塑殼斷路器、電能表產(chǎn)品系“中國名牌產(chǎn)品”和“全國用戶滿意產(chǎn)品”，年產(chǎn)值數(shù)十億，其中交流接觸器產(chǎn)值4。7億?，F(xiàn)有工程技術(shù)人員300余人，其中高中級職稱占35%，直接從事研究開發(fā)的科技人員200余人，并與申報單位、上海電器科學(xué)研究所、河北工業(yè)大學(xué)、西安交通大學(xué)等建立密切合作關(guān)系。20XX年獲得了浙江省政府確認的“省級技術(shù)中心”，并于20XX年通過評審復(fù)查工作，20XX年與湖南大學(xué)共建了博士研究生工作站20XX年公司獲浙江省人事廳批準為博士后試點單位，20XX年獲省科技廳的重大專項1項。合作單位擁有國內(nèi)首家與國際接軌的實驗室——“低壓電器測試中心”，技術(shù)中心設(shè)有斷路器研發(fā)室、接觸器研發(fā)室、智能電器研發(fā)室、儀器儀表研發(fā)室和電源研發(fā)室。公司每年投入銷售收入的5%用于新產(chǎn)品的研發(fā)，以保證足夠的研發(fā)經(jīng)費。所有這些軟硬件條件均為開發(fā)本項目奠定了堅實的基礎(chǔ)。2、項目的前期工作基礎(chǔ)在交流接觸器節(jié)能及智能化方面，我們做了大量調(diào)查研究工作，參照國外產(chǎn)品的性能指標，設(shè)計并試制脈寬調(diào)制直流操作式交流接觸器的關(guān)鍵部件：電路模塊和電磁系統(tǒng)，初步實驗結(jié)果表明：節(jié)能效果好，節(jié)能效果達95％，動作可靠。⑴調(diào)查研究針對交流接觸器的節(jié)能性能和可靠性，做了大量調(diào)查和研究工作。分析了交流接觸器節(jié)能的各種方式：在傳統(tǒng)交流接觸器上外加節(jié)電器、使用節(jié)電線圈方式、永磁或剩磁方式、機械鎖扣式和脈寬調(diào)制直流操作式，我們調(diào)研結(jié)果如下：外加節(jié)電器方式最為簡單，雖然達到了節(jié)電的效果，由于節(jié)電器本身的可靠性問題，難以滿足接觸器100萬次的電壽命，另外節(jié)電器占用接觸器輔助觸頭，這是無法忍受的。將傳統(tǒng)交流接觸器的操作線圈改造成節(jié)電線圈，節(jié)電效果良好。但是，節(jié)電線圈匝數(shù)過多、線徑過細，難以加工，體積大。同樣致命的是，也要用接觸器輔助觸頭來切換至吸持節(jié)電模式。機械鎖扣式，節(jié)電的效果很好，但機械壽命短、可靠性和一致性差，根本無法滿足接觸器100萬次的電壽命。永磁或剩磁方式，節(jié)電的效果很好，但是電路抗干擾問題突出，可靠性不高，尤其在欠壓和失壓時存在觸頭釋放失效的問題，永磁式交流接觸器要求磁屏蔽，對產(chǎn)品的密封性要求高，工藝復(fù)雜，成本高。脈寬調(diào)制直流操作式，是近年來國外剛推出的節(jié)能產(chǎn)品，節(jié)電性能好，可靠性高、壽命長、抗干擾性強、一致性好，生產(chǎn)工藝與傳統(tǒng)交流接觸器類似，工藝成熟。該產(chǎn)品在國內(nèi)尚屬空白，這正是本項目的研究意義所在。⑵關(guān)鍵部件的設(shè)計、試制及測試結(jié)果將其操作電磁系統(tǒng)的電流由交流改為直流后，電磁鐵的直流靜態(tài)吸力要比交流的大，吸力過大造成觸頭振動時間過長，增加接觸器觸頭熔焊概率和磨損量。因此，對電磁系統(tǒng)進行重新設(shè)計和優(yōu)化，使吸力特性和反力特性良好配合。針對160A規(guī)格的交流接觸器，將兩組操作線圈增加至2x3500圈，直流電阻570歐姆，磁開路電感5。9亨利。測試結(jié)果如下直流電壓（V）測試結(jié)果（吸力特性和反力特性未做實驗）250-350吸合可靠150-250吸合可靠小于150不能吸合大于19能吸持，最小吸持電流29mA，最小吸持功率0。55VA小于19不能吸持利用脈寬調(diào)制技術(shù)設(shè)計了直流操作的電路模塊，在改制的電磁系統(tǒng)應(yīng)用，節(jié)能效果好，節(jié)能效果達95％。⑶智能化工作基礎(chǔ)本研究中心是研究電子電器智能化為主的重點實驗室，20XX年將申報浙江省的低壓電器與智能電器科技創(chuàng)新平臺。重點實驗室獲電器智能化方面研究的項目有：電子組件板高溫加電老化智能檢測系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)（浙江省科技廳項目重大專項，資助經(jīng)費50萬元）、自動化強激光眼鏡加工平臺的研制與開發(fā)（省科技廳重點項目，資助經(jīng)費25萬元）、低壓塑殼斷路器保護特性智能在線校驗系統(tǒng)的研制（浙江省科技廳項目，資助經(jīng)費16萬元）、新型高壓開關(guān)柜溫度在線實時檢測系統(tǒng)的開發(fā)研究（浙江省科技廳項目，資助經(jīng)費20萬元）、低壓塑殼斷路器瞬時保護特性智能在線校驗系統(tǒng)（市科技局項目，資助經(jīng)費15萬元）、高壓開關(guān)柜內(nèi)接頭溫度在線檢測系統(tǒng)（市科技局項目，資助經(jīng)費5萬元入基于ARM的電能質(zhì)量在線監(jiān)測控制儀（市科技局項目，資助經(jīng)費15萬元）、變電所遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng)（市科技局項目，資助經(jīng)費10萬元入基于GSM網(wǎng)絡(luò)的便攜式心電監(jiān)測（市科技局項目，資助經(jīng)費6萬元），企業(yè)資助的電子組件板高溫老化智能檢測系統(tǒng)（正泰集團委托開發(fā)項目，一期經(jīng)費178萬元，二期經(jīng)費535萬元）等（8經(jīng)）費預(yù)算。附表：八、經(jīng)費預(yù)算項目名稱：新一代智能型節(jié)能接觸器研究及實現(xiàn)金額單位：萬元序號概算科目名稱合計財政撥款經(jīng)費地^C配套經(jīng)費自籌經(jīng)費()（）（）()()一、經(jīng)費支出（合計）1設(shè)備費2能源材料費3設(shè)計實驗費、信息費5會議調(diào)查費6租賃費7驗收費8人員費9管理費二、經(jīng)費來源（合計）1申請財政經(jīng)費2地方、部門配套撥款3自籌經(jīng)費（）單位自有貨幣資金（）其他資金財政科技經(jīng)費撥付進度申請第年第年第年

金額比例（％）經(jīng)費預(yù)算說明本課題總經(jīng)費501萬。其中，設(shè)備費261萬元，占52%；能源材料費80萬元，占16%；設(shè)計實驗費50萬元，占10%；信息費8萬元，占1。6%；會議調(diào)查費17萬元，占3。4%；人員費81萬元，占16。2%；管理費4萬元，占0。8%；。由于本課題軟件、硬件研發(fā)需投入大量的勞務(wù)，進行小試及產(chǎn)業(yè)化試生產(chǎn)，所以，設(shè)備費、材料費和勞務(wù)費支出較大。如下圖所示。1、設(shè)備費26萬1元（1）購買設(shè)備費 1萬2元1（其中申報單位46。68萬元，合作單位74。33萬元）申報單位購買設(shè)備如下：（共計46。68萬元） 單位：萬元設(shè)備名稱數(shù)量（臺套）單價金額備注軟磁直流測量裝置112。812。8軟磁交流測量裝置112。812。8自動元件分析儀13。33。3數(shù)字示波器30。41。2可編程電子負載10。60。6加熱箱3。03。0微歐電位測量儀13。03。0電參數(shù)測量儀11。381。38電能質(zhì)量分析儀122三相程控標準功率源166臺式切割機10。30。3

功率信號發(fā)生器10。30。3合計20。68合作單位購買設(shè)備如下：（共7。433萬元計） 單位：萬元設(shè)備名稱數(shù)量（臺套）單價金額備注函數(shù)發(fā)生器o0數(shù)字示波器2漏電起痕實驗裝置11灼熱絲實驗裝置22高低溫交變濕熱實驗箱33恒溫控制箱鹽霧腐蝕實驗箱11溫升實驗控制臺2通斷實驗電源柜通斷實驗控制臺33通斷小室接線箱00電壽命實驗柜電壽命實驗控制臺33功率表00線圈圈數(shù)測量儀00沖擊電壓實驗儀11直流耐壓測試儀11脈沖電流實驗儀11沖擊電流實驗儀11多功能聲級計00光線記錄示波器00直流電阻電橋00自動電壓實驗儀11

動作特性測試架00合計4（2）試制設(shè)備費 模具費 1萬4元0 具體分解如下：產(chǎn)品型號規(guī)格零部件名稱模具費用（單位：萬元）底座、軀殼、觸頭支持、線圈骨架、接觸組、主（輔）接觸板、主（輔）接觸橋、緩沖件、襯墊底座、軀殼、觸頭支持、線圈骨架、接觸組、主（輔）接觸板、主（輔）接觸橋、緩沖件、襯墊底座、軀殼、觸頭支持、線圈骨架、接觸