[发明专利]可变瓦数控制系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于2002年8月21日提交的名称为“可变瓦数加热器控制系统”的美国临时专利申请序列号第60/404,997，在这里通过引用其全部而并入其内容并请求其继续保护。

技术领域

本发明涉及一种控制系统，尤其涉及一种可变瓦数控制系统。更具体地，本发明涉及一种用于诸如加热元件的功率接收设备的可变瓦数控制系统。

背景技术

在现有技术中公知用于控制提供给加热元件或其他功率接收设备的功率输出的控制系统。特别是，Cahill等人的美国专利3,752,956、Peigari的美国专利4,582,982、Moran的美国专利4,894,520以及DiTrapani的美国专利5,624,591均公开了一些类型的用于控制至加热元件的功率输出的控制器。具体地，Peigari的参考文件教导了一种SCR功率控制器，其中至电阻加热器的输出电压根据外部温度而变化，而Moran的参考文件通过使用控制开关器件的定时以便控制流过电阻的电流的脉宽调制器，相应于电源电压的变化而将可变电流施加给电阻加热器。另外，Cahill等人的参考文件公开了排列有选通三端双向可控硅开关元件的固定电路和用于控制至加热元件的功率输出的馈送电路。最后，Di Trapani的参考文件教导了一种包括用于调制提供给加热元件的电流的三端双向可控硅开关元件的控制电路，使得当达到预定阈值时电流被中断。

然而，期望功率控制系统的进一步增强。更具体地，在现有技术中需要一种可以将具有单额定瓦数的至少一种功率接收设备诸如加热元件转换为具有多个瓦数应用的加热元件的功率控制器。现有技术中还需要一种控制器，具有将最大瓦数限制为小于将在全线电压提供的瓦数的值，并提供用于重新定标至加热元件的功率输出以便更好地控制功率输出的定标功能(scaling function)的能力。此外，还需要一种允许手动输入各种参数以便由用户确定期望的定标功能的控制器。此外，还需要一种增强低导通角的相角功率控制的方法。

发明内容

本发明的主要目的是，提供一种可变瓦数控制系统，用于通过确定重新定标功率输出的定标功能而控制至功率接收设备的功率输出，使得提供给功率接收设备的最大瓦数可以小于将在全线电压提供的瓦数。因此将理解，即使功率接收设备的额定功率小于或相当小于新的可变瓦数控制系统的功率传递能力，其也能够定标至功率接收设备的功率。

本发明的另一目的是，提供一种可变瓦数控制系统，在许多不同的瓦数值使用单个加热器电阻值。

本发明的另一目的是，提供一种可变瓦数控制系统，通过将最大电压和电流限制为小于将在全线电压提供的值，允许在低于正常的电阻使用功率接收设备。使用低于正常电阻值可以允许功率接收设备被设计为具有大于正常横截面的电阻元件，这可以导致设备寿命的增加。

本发明的另一目的是，提供一种可变瓦数控制系统，其中能够重新定标温度或功率控制器的功率输出。

本发明的另一目的是，提供一种用于可变瓦数控制系统的模块，其操作地与用于重新定标至功率接收设备的功率输出的控制系统的功率和温度控制器相连。

本发明的另一目的是，通过允许在相角点火的“接通”周期之间出现“关断”周期从而允许增加相角点火的“接通”周期的导通角，而提供相角功率控制的新颖增强。

这里使用的术语“加热器”或“加热元件”或“产热元件”或“产热部件”通用地表示任何类型的电力驱动的功率接收设备，不管是作为单个还是多个单元，在工业加热器领域，它们经常被称为包括电力驱动的电阻元件以产生热的欧姆设备。然而，本发明考虑功率接收设备可包括任何类型的电驱动设备，包括但不限于加热元件等。

这里使用的术语“功率控制”或“功率控制器”或“功率控制部件”通用地表示在加热器控制系统中通常出现的任何类型的功率控制设备。这样的设备包括但不限于机械功率开关设备(例如接触器、水银位移继电器等)和半导体功率控制(例如，相角控制、脉冲点火、脉冲模式、脉宽调制(PWM)等，包括从AC电源到DC的转换和从DC电源使用PWM)。

本发明的另一目的是，提供一种可变瓦数控制系统，具有软件控制的子系统，允许自动或用户手动将各种参数输入到可变瓦数控制系统中以便确定定标功能。

这里使用的术语“软件”或“软件子系统”或“计算机实施的软件子系统”或“软件控制的”包括但不限于也被称为“固件”的嵌入软件。