数字电源制造技术

提供了一种用于数字电源的装置和方法，其能够为两个或更多个电力负载提供独立的功率控制并且控制可变功率。公开的实施方式可以降低谐波电流的量级和/或引入到功率系统中的电压闪烁。实施方式包括使用相位控制AC电流传送功率到电负载的微处理器。微处理器可以计算与每个电负载需要的功率相对应的功率阵列。提供逻辑电路以通过降低谐波电流的量级和电压闪烁的模式填充功率阵列。

【技术实现步骤摘要】
数字电源
本专利技术涉及一种独立地控制两个或更多个大功率负载的数字电源，其中引入的谐波和电压闪烁降低。在非限制性实施方式中，数字电源可以用于电烤炉中，以独立地控制两个或更多个加热元件，同时降低引入到功率系统的谐波和电压闪烁。
技术介绍
对于能够在引入到电网中的谐波和/或电压闪烁的量降低的同时使用AC壁式插座独立地控制两个或更多个大功率负载的电源的期望在增加。城市人口正在增加，并且随之对于能够插入到AC壁式插座中的大功率负载的期望在增加。作为例子，城市居民住在公寓或者公寓楼中，他们想要在那里使用烤炉。由于烟、气或其他问题，使用典型的木炭或燃气烤炉可能是不被允许或者不令人满意的。有多种可用的电烹饪设备，例如GeorgeForeman板式烤炉(及类似设备)、帕尼尼压烤机、电烤盘等。然而，这些现有的设备通常不传送可变的功率。此外，这些现有电烹饪设备常规地不会产生足够匹配燃气或电烤炉的功率。一些现有的设备可以使用与电负载串联的可变的电阻来控制传送到负载的功率的量。举例来说，随着可变电阻器的电阻增加，可变电阻器限制传送到电负载的功率。使用可变电阻器控制功率到电负载的传送是公知的。但是可变电阻器存在缺点。例如，缺点可能包括引入谐波到电力系统中，其转换成为能够产生干扰和其他不可预测的电磁场的电磁发射。此外，可变电阻可能会因为它们消耗了大量的功率而低效。其他现有设备可以使用双金属温度计，其打开和关断以控制功率传送。使用双金属温度计的缺点包括：其允许对于传送的功率的较少的离散(即，不太精确的)控制并且通常与响应时间中的相对长的延迟有关。长的延迟时间造成负面的烹饪体验，原因在于其导致对于温度较差的控制。此外，长的延迟时间是不利的，因为已知长的开/关工作循环会缩短加热元件的使用寿命。一些设备可以使用半波控制技术来传送功率。例如，名称为“HeatingControlSystemWhichMinimizesACPowerLineVoltageFluctuations”的美国专利6,772,475公开了一种控制AC电流的传送的半波AC控制设备。这种控制方法与显著的缺点相关，原因在于其仅仅阶段性地传送功率，而不是从0-100％的连续范围的传送功率。与之相比，本专利技术的实施方式允许连续可变的功率传送。还有的其他现有设备可以包括用于在打开电负载时限制电流的涌入的数字控制装置。例如，名称为“MethodandapparatusforsupplyingACpowerwhilemeetingtheEuropeanflickerandharmonicrequirements”的美国专利6,111,230描述了一种用于在首先打开打印设备时限制电流涌入该打印设备的方法。然而，所公开的设备并未提供独立控制多个电负载，更不用说在独立控制多个负载的同时降低谐波电流和电压闪烁。因此，需要一种数字电源，其能够在仅将降低的谐波和电压闪烁干扰引入功率系统的同时独立地控制两个或更多个电负载。
技术实现思路
本专利技术克服了已知电源的很多缺点，并且为诸如电烤炉的设备提供了新的特征和优点。例如，本专利技术的实施方式提供了数字功率控制，其能够传送更精确量的功率到电负载。此外，本专利技术的实施方式允许多个电负载独立控制。本专利技术的另一些实施方式降低了由将电源插入到壁式插座中而导致的谐波电流和电压闪烁。根据本专利技术的优选实施方式，提供了一种传送功率的方法。该方法可以包括以下步骤：使用一个或多个用户输入设备选择分别用于第一和第二加热元件的第一和第二功率设置；将功率设置电通信至微处理器，并且使用微处理器计算要求的功率的总量；使用微处理器填入分别与第一和第二加热元件对应的第一和第二功率阵列；使用微处理器计算与第一和第二功率阵列对应的第一和第二相位角阵列；使微处理器从零交叉检测单元接收零交叉信号；以及对于第一时间段，将第一相位角阵列表示的相位控制的AC波模式传送至第一加热元件，以及将第二相位角阵列表示的相位控制的AC波模式传送至第二加热元件。本专利技术的附加实施方式包括以下步骤：对于第二时间段，将第一相位角阵列表示的相位控制的AC波模式传送至第二加热元件，以及将第二相位角阵列表示的相位控制的AC波模式传送至第一加热元件。进一步地，每个功率阵列可包括四个单元。附加地，使用微处理器填入第一和第二功率阵列的步骤还包括以下步骤：用与第一功率阵列的第三单元相同的值填入第一功率阵列的第一单元；用与第一功率阵列的第四单元相同的值填入第一功率阵列的第二单元；用与第二功率阵列的第三单元相同的值填入第二功率阵列的第一单元；以及用与第二功率阵列的第四单元相同的值填入第二功率阵列的第二单元。在本专利技术的实施方式中，每个功率阵列的每个单元表示功率百分数并且范围从0≤x≤1.0。用“0”或“1”填入第一功率阵列中的每个交变单元。此外，用“0”或“1”填入第二功率阵列中的每个交变单元。在本专利技术的一些实施方式中，使用微处理器将方程角度＝arccos(2x-1)应用到第一和第二功率阵列来分别计算第一和第二相位角阵列。在进一步的实施方式中，第一时间段被计算为第一功率设置与要求的功率的总量的比率，并且第二时间段被计算为第二功率设置与要求的功率的总量的比率。进一步地，实施方式可以包括激活与加热元件连接的三端双向可控硅开关元件的步骤。此外，还提供了一种数字电源的实施方式，其具有：第一和第二用户输入设备；连接至电压线的第一和第二三端双向可控硅开关元件；分别与第一和第二三端双向可控硅开关元件通信的第一和第二三端双向可控硅开关元件驱动器；与第一和第二三端双向可控硅开关元件驱动器通信并且与第一和第二用户输入设备通信的微处理器；其中，微处理器特别配置成计算第一和第二用户输入设备要求的总功率以及基于要求的总功率填入第一和第二功率阵列；以及其中，微处理器特别配置成基于第一和第二功率阵列的各个值计算相位角的第一和第二阵列。在本专利技术的实施方式中，第一和第二功率阵列均具有四个单元。微处理器可以特别配置成用两个交变值填入至少一个功率阵列的单元。在进一步的实施方式中，微处理器可以配置成通过以下计时模式接通第一和第二三端双向可控硅开关元件：该计时模式与第一和第二相位角阵列中的相位控制波形对应。再进一步的实施方式包括一种电烤炉，其具有：安装在外壳上的第一旋钮、第二旋钮以及显示器；连接到电压线和零线的电源线；在外壳内的第一和第二加热元件，第一和第二加热元件连接至电压线和零线；分别连接在电压线与第一和第二加热元件之间的第一和第二三端双向可控硅开关元件；分别与第一和第二加热元件通信的第一和第二三端双向可控硅开关元件驱动器；配置成检测电压线中的AC电流的零交叉的零交叉检测单元；以及与第一和第二旋钮、第一和第二三端双向可控硅开关元件驱动器以及零交叉检测单元通信的微处理器，其中，微处理器还与时钟信号发生器和存储器通信。此外，在一些实施方式中，存储器包括第一和第二功率阵列。第一功率阵列可以用两个交变值填入。第二功率阵列可以用两个交变值填入。第一功率阵列中的两个交变值中的一个可以表示整个“接通”波。在再一实施方式中，第一功率阵列中的两个交变值中的一个表示整个“关断”波。因此，本专利技术的目的在于提供一种数字电源，其提供精确的功率控制，可以独立地控制多个负载，并且可以降低电源引入到壁式插座本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传送功率的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：使用一个或多个用户输入设备选择分别用于第一和第二加热元件的第一和第二功率设置；将功率设置电通信至微处理器，并且使用微处理器计算要求的功率的总量；使用微处理器填入分别与第一和第二加热元件对应的第一和第二功率阵列；使用微处理器计算与第一和第二功率阵列对应的第一和第二相位角阵列；使微处理器从零交叉检测单元接收零交叉信号；以及对于第一时间段，将第一相位角阵列表示的相位控制的AC波模式传送至第一加热元件，以及将第二相位角阵列表示的相位控制的AC波模式传送至第二加热元件。

【技术特征摘要】
2016.07.01 US 15/200,7591.一种传送功率的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：使用一个或多个用户输入设备选择分别用于第一和第二加热元件的第一和第二功率设置；将功率设置电通信至微处理器，并且使用微处理器计算要求的功率的总量；使用微处理器填入分别与第一和第二加热元件对应的第一和第二功率阵列；使用微处理器计算与第一和第二功率阵列对应的第一和第二相位角阵列；使微处理器从零交叉检测单元接收零交叉信号；以及对于第一时间段，将第一相位角阵列表示的相位控制的AC波模式传送至第一加热元件，以及将第二相位角阵列表示的相位控制的AC波模式传送至第二加热元件。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：对于第二时间段，将第一相位角阵列表示的相位控制的AC波模式传送至第二加热元件，以及将第二相位角阵列表示的相位控制的AC波模式传送至第一加热元件。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，每个功率阵列包括四个单元。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，使用微处理器填入第一和第二功率阵列的步骤还包括以下步骤：用与第一功率阵列的第三单元相同的值填入第一功率阵列的第一单元；用与第一功率阵列的第四单元相同的值填入第一功率阵列的第二单元；用与第二功率阵列的第三单元相同的值填入第二功率阵列的第一单元；以及用与第二功率阵列的第四单元相同的值填入第二功率阵列的第二单元。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，每个功率阵列的每个单元表示功率百分数并且范围从0≤x≤1.0。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，用“0”或“1”填入第一功率阵列中的每个交变单元。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，用“0”或“1”填入第二功率阵列中的每个交变单元。8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，使用微处理器将方程角度＝arccos(2x-1)应用到第一和第二功率阵列来分别计算第一和第二相位角阵列。9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，第一时间段被计算为第一功率设置与要求的功率的总量的比率，并且第二时间段被计算为第二功率设置与要求的功率的总量的比率。10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，传送功率的步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·奈本伯格，J·C·朱利塔，M·勒奇，J·C·艾默里奇，
申请(专利权)人：韦伯斯蒂芬产品有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US