[发明专利]功率控制系统

说明书

技术领域

本发明一般涉及一种控制系统，尤其涉及一种用于控制施加到功 率接收负载的功率的控制系统。

背景技术

一种用于控制提供给功率接收负载的功率的控制系统是在分立 元件的基础上以传统方法生产和使用的。对于具体的应用或接收负载 来选择和组合分立元件。

图1表示由各种分立元件组成的典型的示例性功率控制装置。这 些分立元件包括具有相关的控制传感器104的控制系统102、用于从 电源108接收功率的输入装置106、用于从电源108接收功率的接触 器110、具有相关联的限制传感器114的限制器112、熔丝116、功率 开关118(被表示为固态继电器)以及功率负载120(被表示为加热元 件)。如所表示的，组合和硬线连接每个不同的分立元件，以满足特 定用户构成功率控制系统100的处理控制应用的需要。参照图1所示， 对于这种典型的热回路功率控制应用，用于单个功率环的分立元件的 组合需要7个分立元件102、104、110、112、114、116以及118，16 条线路122A-H以及24个导线接头，两个导线接头用于16条导线 122A-H中的一个并被标记为，例如124A和124B，其用于两条导线 122A。然而，也可以包括其它的分立元件，例如定时器、压力感测元 件、功率监测器等等(这些都没有表示在图1中)。添加这些元件中 的每一个通常都需要2条导线122和可能4个接头124，以终止每条 导线的两端，并且还需要重新连接前面的导线以重新配置各个元件之 间的连线。

图2表示用于控制用于热环路应用的功率的典型的功率控制装置 200的另一个例子。如所表示的，控制装置102可以包括用户接口202 和控制器204，并且具有耦接到6条导线122上的6个接头124。限制 接触器(limit contactor)110可以位于连接到电源108(在图2中未 示出)的电源总线206之间并被导线连接到如快速熔丝(fast blow fuse)的半导体熔丝116上。熔丝116提供到功率开关118的熔丝接 头(fusible connection)，其中功率开关118可以是任何类型的功率 开关，但是一般为基于半导体的开关，例如固态继电器(SSR)、TRIAC， 或可控硅整流器(SCR)。功率开关118为例如加热器的功率负载120 提供功率，其中加热器用于在用户的应用中进行加热。在用户应用中， 过程或应用传感器104感测加热器120的温度，并将反馈提供给控制 器204以反馈控制如加热器的功率负载120的供电。此外，如上所述， 限制接触器110从包括限制传感器114的限制元件112接收输入。限 制传感器114也位于加热器120的附近。由限制接触器110、限制元 件112以及限制传感器114组成的限制系统监视加热器120的操作， 以保护加热器120的加热元件不会被破坏、发生故障或受到损坏。限 制元件112通过一组设备熔丝208从功率总线206接收功率。限制元 件112确定限制传感器114何时检测到加热器状态，并通过分离的导 线向限制接触器110发送信号，以启动限制接触器110中的限制动作， 从而防止将功率传递到功率开关118并因此传递到加热器120。还如 图2所示，功率控制系统200中的每个分立元件需要分离导线122和 许多接头124。此外，这种导线122和分立元件的安装通常使安装人 员感到迷惑，也就通常会导致配线错误。在安装过程中一般出现的错 误包括引线到端子的错误终止，这就导致电路短路或断开，较差地将 端子挤压到引线上，这就导致端子处可能的高温，与其它元件之间的 电磁干扰，或电磁辐射。

参照图3所示，其它一般的分立元件还包括电流互感器302或传 感器或用于测量功率控制的用户应用的一个或多个特征的其它测量设 备。参照图3A和3B所示，可以将一个或多个电流互感器302定位在 从功率开关118到加热器功率负载120的电源线304上，以感测施加 到加热元件上的电流。每个电流互感器302测量被配置到电流互感器 控制器(未示出)的电源线304中的电流306，其中电流互感器控制 器是需要安装的另一个分立元件，其需要导线和接头以安装到用户应 用系统中。在一些应用中，这种导线要求切断电源线304以引入电流 互感器302，这就会导致其它配线错误的可能。