备用电源装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种备用电源装置。描述了自放电的备用电源单元和相关方法。自放电的备用电源单元包括电能存储部件，该电能存储部件用于向过程控制设备提供电力。电能存储部件耦合到能量放电部件和控制器，其中控制器使得放电部件在由过程控制设备进行的操作完成之后从电能存储部件释放能量。

【技术实现步骤摘要】

概括地说，本公开内容涉及备用电源单元，更具体地说，涉及自放电的备用电源单元。
技术介绍
备用电源单元(Reservepowerunit，RPU)用于在电力丢失的情况下提供备用电源，并且通常使用发电机和/或电能存储设备来实现。电能存储设备通常包括电池或电容器，并且通常用于提供电力以执行过程控制系统内的安全功能或操作，譬如将阀或其它过程控制部件移动到安全关闭位置(例如，故障保护位置)。许多能量存储设备是可再充电的和/或可容易替换的。使用来自能量存储设备的电力来执行的功能或操作可能不需要能量存储设备中的所有能量。在一些应用中，RPU的能量存储设备中存在剩余能量是有问题的。当前使用的许多RPU不控制或完全释放能量存储设备中的剩余能量，并且因此不适合用于某些应用或环境中。
技术实现思路
针对当前的RPU存在的剩余能量的问题，本技术提出了一种能够实现自放电的备用电源装置。本技术一方面提出了一种备用电源装置，其包括：电能存储部件或设备，所述电能存储部件或设备用于向过程控制设备供应电力；放电部件，所述放电部件操作地耦合到所述电能存储设备；以及控制器，所述控制器响应于电力丢失，使得所述放电部件在由所述过程控制设备进行的操作完成之后从所述电能存储部件释放能量。优选的，所述控制器在所述电力丢失之后、在使得所述放电部件从所述电能存储部件释放能量之前等待一时间段，所述时间段与完成所述操作至少所需要的时间量相对应。优选的，所述控制器在使得所述放电部件从所述电能存储部件释放能量之前，等待确认所述过程控制设备已完成所述操作的信号。优选的，所述装置还包括散热器，所述散热器耦合到所述放电部件。优选的，所述控制器响应于所述电力丢失而中断至所述过程控制设备的控制信号，并且经由所述电能存储部件来向所述过程控制设备提供电力。优选的，所述放电部件被配置为使得在从所述电能存储部件释放能量期间，所述放电部件耗散能量的速率不超过预定义的速率。优选的，所述装置还包括状态指示器，所述状态指示器用于指示所述电能存储部件的状态。优选的，所述电能存储部件包括电容器。优选的，所述装置还包括围绕所述装置的防爆容器。本技术另一方面提出了一种方法，包括：检测至过程控制设备的电力丢失；从电能存储部件向所述过程控制设备提供电力；响应于所述电力丢失，中断至所述过程控制设备的控制信号；以及在由所述过程控制设备进行的操作完成之后释放所述电能存储部件中的剩余能量。优选的，检测所述电力丢失包括：比较提供给所述过程控制设备的电压与门限值。优选的，中断所述控制信号使得所述过程控制设备改变所述过程控制设备的操作模式。优选的，释放所述剩余能量在自开始从所述电能存储设备向所述过程控制设备提供电力之后经过一时间量后开始。优选的，释放所述电能存储设备中的所述剩余能量包括使用脉宽调制信号。优选的，在检测所述电力丢失之前，对所述电能存储部件进行充电。优选的，对所述电能存储部件进行充电包括：比较提供给所述过程控制设备的电压与门限，并且基于所述比较结果来对所述电能存储部件进行充电本技术还提出了一种方法，包括：经由电能存储设备来向过程控制设备供应能量；以及在所述过程控制设备完成操作之后，从所述电能存储设备释放剩余能量。优选的，使用来自所述电能存储部件的能量来使得所述过程控制设备移动到预定的控制位置。优选的，从所述电能存储设备释放剩余能量包括：释放所述剩余能量至预定值以下。优选的，释放所述剩余能量是在预定的时间量内执行的。通过采用本技术的技术方案，实现了对备用电源装置中的剩余能量的有效控制，提升了备用电源装置的应用的广泛性。附图说明图1是根据本技术的教导的示例性装置的示意框图；图2-1至图3-3是示出了实现图1的示例性装置的一种方式的示意图；图4是描绘了可以利用图1的示例性装置来实现的示例性方法的流程图。具体实施方式本文所描述的示例性装置涉及位于过程控制设备(例如，致动器和阀组件)和电源之间的备用电源单元(RPU)。当过程控制系统正常操作时，电源向过程控制设备提供电电力。示例性RPU还被放置于过程控制设备和从控制系统至过程控制设备的信号之间。响应于电力丢失(故意的或非故意的)，RPU扰乱或中断控制信号，并且经由设置在RPU内的能量存储设备或部件(例如，电容器、电池等等)来向过程控制设备提供电力。控制信号的中断可以使得过程控制设备移向预定的或故障保护位置(例如，完全打开或完全关闭阀)。示例性装置的能量存储设备的大小被设置以使得RPU能够在至少长得足以使过程控制设备移动到故障保护位置的时间段内向过程控制设备提供电力。然后，示例性RPU释放能量存储设备中的任何剩余能量，以有助于对过程控制设备和/或RPU的安全维护。在一些例子中，从能量存储设备释放能量需要预定的最大时间量来完成。然而，取决于电力丢失时过程控制设备的位置，实际的完成时间会变化。在一些例子中，装置可以设置在防爆壳体中和/或在潜在的危险环境中进行操作。在打开防爆壳体以执行维护之前等待预定的最大时间量向维修人员确保：RPU的能量存储设备中的任何能量已经基本上完全释放，并且消除了在对过程控制设备和/或RPU进行维修时产生火花的风险。在其它例子中，当过程控制设备已经完成了移动到故障保护位置时，RPU可以从过程控制设备接收到反馈信号(例如，数字输出、模拟输出、数字通信信号)。在接收到这种信号时，RPU可以开始放电。本文所描述的示例性装置的放电操作利用脉宽调制(pulse-widthmodulate，PWM)信号来控制一个或更多个固态开关的电力消耗。示例性RPU被配置为使得能量释放不超过预定的速率，以防止超过开关的最高操作温度。PWM信号的占空比影响完成能量存储设备的放电而需要的时间，并且还确保该放电速率不会使RPU的部件过热。由某些因素来确定适当的占空比，这些因素包括能量存储设备中剩余的电压以及用于有助于能量耗散的散热器的特征(例如，热电阻、大小等等)。图1是根据本技术的教导的示例性装置100的示意框图。示例性装置100被描绘成RPU100，其中在来自主电源104的电力丢失的情况下，RPU100向过程控制设备102提供备用电源。RPU100经由电能存储设备106来向过程控制设备102提供电力。可以使用一个或更多个部件(例如，电容器、电池等等)或者其组合来实现能量存储设备106。此外，能量存储设备106被设计为：存储充足的电能，以便在来自主电源104的电源中断或丢失之后，在至少允许过程控制设备102完成操作的时间量内向过程控制设备102提供电力。例如，过程控制设备102可以是流体阀和致动器组件，并且RPU100可以在足以使致动器将流体阀移动到故障保护位置的时间量内向致动器提供电力，而不管流体阀的初始位置。在正常操作期间，当主电源104向过程控制设备102提供能量时，设置在RPU100内的充电器108对能量存储设备106的电荷进行充电至基本上充满电的条件或保持至基本上充满电的条件。可以使用被特制为最有效地和最高效地对能量存储设备106进行充电的电路来实现充电器108。例如，如果使用多个串联的大容值电容器(通常被称为超级电容器)来实现能量存储设备106，则充电器108可以具有可变电流源的作用。在该情况下，充电器108本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种备用电源装置，其特征在于，包括：电能存储部件，所述电能存储部件用于向过程控制设备供应电力；放电部件，所述放电部件操作地耦合到所述电能存储部件；以及控制器，所述控制器用于响应于电力丢失而使得所述放电部件在由所述过程控制设备进行的操作完成之后从所述电能存储部件释放能量。

【技术特征摘要】
2014.12.11 US 62/090,7491.一种备用电源装置，其特征在于，包括：电能存储部件，所述电能存储部件用于向过程控制设备供应电力；放电部件，所述放电部件操作地耦合到所述电能存储部件；以及控制器，所述控制器用于响应于电力丢失而使得所述放电部件在由所述过程控制设备进行的操作完成之后从所述电能存储部件释放能量。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器在所述电力丢失之后、在使得所述放电部件从所述电能存储部件释放能量之前等待一时间段，所述时间段与完成所述操作至少所需要的时间量相对应。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器在使得所述放电部件从所述电能存储部件释放能量之前，等待确认所述过程控制设备已完成所述操作的信号。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括散热器，所述散热器耦合到所述放电部件。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器响应于所述电力丢失而中断至所述过程控制设备的控制信号，并且经由所述电能存储部件来向所述过程控制设备提供电力。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述放电部件被配置为使得在从所述电能存储部件释放能量期间，所述放电部件耗散能量的速率不超过预定义的速率。7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括状态指示器，所述状态指示器用于指示所述电能存储部件的状态。8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电能存储部件包括电容器。9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括围绕所述装置的防爆容器。10.一种备用电源装置，其特征在于，包括：电压监控器，用于检测至过程控制设备的电力丢失；电能存储部件，用于向所述过程控制设备提供电力；放电部...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·A·佩塞克，R·谢德，C·波尔森，
申请(专利权)人：费希尔控制产品国际有限公司，
类型：新型
国别省市：美国;US