用于脉冲采样控制的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种热表面点火器（ＨＳＩ）控制器，其无变压器并且能够输送来自一１２０／２４０Ｖ交流有效值（ＲＭＳ）电源电压的电力，例如，送至一标称工作电压等于２４Ｖ交流有效值的负载，例如，正弦全波交流电压。该控制器提供一脉冲范围，该脉冲范围主要设计为输送电力至具有充分热电子惯性和质量的热表面点火器有功负载，并且在此所提供电力的实际电压波形并不重要。这是通过向该ＨＳＩ提供半周脉冲来实现，这些半周脉冲被偶数个不提供给该ＨＳＩ的半周所分隔。由此，该连续所施加的半周一直为相反的极性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于脉冲采样控制的装置和方法
技术介绍
本专利技术涉及一种用于脉冲采样控制的装置和方法，特别涉及一种供热表面点火器(HIS)使用的控制器，该热表面点火器使用了基于作为单一供电装置的电源半周(half-cycle)脉冲的脉冲调制方法。在现代的家用和工业电力/电子用电设备中，具有合理功耗的低压加热设备正变得更加普遍。这些设备范围从小灯泡到很大功率的工业烤箱和加热器。技术上来说，使用较低的阻抗加热元件来制造这样的设备要容易和便宜许多。但是，由于它们需要使用具有大体上不可控制的交流电流的广泛的电力变压器，在驱动这样的负载时，更复杂的问题代表性地出现。昂贵的电压和电流调节器或具有昂贵驱动器的脉宽调制(PWM)也需要代表性地使用。因此，本专利技术的目的在于克服上述问题中至少一部分，或者向公众提供一种有用的选择。本专利技术的进一步目的在于提供一种用于热表面点火器的控制器，其基于作为单一供电装置的电源半周脉冲，使用一种比迄今已知的控制器更灵活的脉冲调制方法。
技术实现思路
因此，本专利技术一方面提供了一种用于脉冲采样控制的装置和方法，特别是提供了一种供热表面点火器(HIS)使用的控制器，该热表面点火器使用了基于作为单一供电装置的电源半周脉冲的脉冲调制方法。本专利技术另一方面提供了一种控制来自一电源的交流电力送至一负载的方法，该负载的标称工作电压小于该电源的电压，所述方法包括步骤：(a)从该电源接收交流电力；(b)将全部交流周期脉冲的一半施加至该负载；(c)等待一偶数个半周经过；(d)应用全部交流周期脉冲的一半；(e)按照一预定的时间重复步骤(c)和(d)。每个半周开始于0电压，上升至其最大电压，然后再下降至0电压。该偶数个半周略过2至6个脉冲。第一组略过的脉冲可以不同于第二组略过的脉冲。所述略过的脉冲的组在时间上尽可能均匀的分布。工作周期可以用公式工作周期＝1/N＝t/T＝(v/V)2表示，其中：1/N为用％表示的一工作周期，t为所应用的交流电压半周长度，T为略过的交流电压周期长度，V为来自交流电压源的所施加的电压，v为负载所需的标称电压。施加至该负载的功率随时间改变。本专利技术还提供一种用于控制提供给一负载的电压的装置，该电压来自于一交流电源，所述装置包括一控制器，该控制器采样该交流电源的工作周期并且有选择地反馈交替极性的半周至该负载，所述半周被一偶数个半周分开，因此反馈至该负载的连续的半周为相反的极性。附图说明下面结合附图，通过对本专利技术的具体实施方式详细描述，将使本专利技术的技术方案及其有益效果显而易见。附图中，有效半周阶段以黑色显示。图1所示为一脉冲工作周期等于1/3的半周功率控制的示意图。这一脉冲范围表示1/3的标称功率电平送至标称电压下的负载。图2所示为一脉冲工作周期等于1/5的半周功率控制的示意图。这一脉冲范围表示1/5的标称功率电平送至标称电压下的负载。图3所示为一脉冲工作周期等于1/3和1/5的组合的半周功率控制的示意图，组合后的等价工作周期等于1/4。这一脉冲范围表示1/4的标称功率电平送至标称电压下的负载。图4所示为本专利技术用于120V交流输入电源的再点火控制器的接线图。具体实施方式下面结合附图来对本专利技术进行详细说明。尽管下面的说明中包括了代表性的实施例，但是并不排除其它实施例的存在，并且所描述的实施例可以作出不脱离本专利技术的精神和范围的改变。在整个附图和下面的说明中，如果可能，相同的标号将用来指示相同或相近的部分。本专利技术提出一种热表面点火器(HSI)控制器，其无变压器并且能够输送来自一120V交流有效值(RMS)电源电压的电力，例如，送至一标称工作电压等于24V交流有效值正弦全波交流电压的负载。该控制器提供一脉冲范围，该脉冲范围主要设计为输送电力至具有充分热电子惯性和质量的热表面点火器有功负载，并且在此所提供电力的实际电压波形并不重要。该控制器典型的操作如下：1.初始化。在此阶段，该控制器探测和计算包括电压和频率的输入电压参数。2.预热。在此阶段，该控制器将该HSI通过一继电器连接至电力，并且逐渐地，首先非常缓慢地并且随后更加加强地，提供电力至“冷的”HSI，直至HSI达到接近于其标称温度的温度。3.主点火。在此阶段，该控制器维持该HSI在标称温度下大约4-5秒从而可靠的气体点火。在此阶段的工作周期将在下面更加详细的描述。4.火焰确认。在此阶段，该控制器从电源断开该HSI并且在大约0.5-1秒之间确认火焰存在。5.再点火。如果在点火阶段火焰没有建立并且火焰确认表明没有火焰存在，则该控制器从初始化阶段开始重复整个点火周期。在再点火过程中，预热阶段短很多或完全不存在以避免HIS过热。6.火焰检测。在此阶段该控制器探测火焰存在并且连续停留在“待机”模式，直至火焰再次失去或被操作者关掉。在火焰失去的情况下，其在大约2-3.5秒内自动开启并且重新点燃气体。整个循环周期大约花费5-7秒每周期。该循环过程将持续，直至火焰建立或者能够通过软件限制，或者直至该系统被操作者关掉。为了火焰探测和确认，该控制器利用常见的火焰矫正方法，甚至在最小的文火(simmer)气体操作下也可以保证简单和可靠的火焰探测。一个重要的安全因素在于，当HSI不在有效的加热阶段时，确保该HSI元件通过继电器一直保持与危险的120V电源分离。甚至当该控制器自身连接至该电源并且保持在火焰检测模式下工作时，该HSI仍然与电源分离。该控制器因此在下述的基础上工作以在主点火阶段保持不变的标称温度。举例来说，标准电源电压为交流110/120V，50/60Hz，来自电源的应用能量的最低限度的容易可控的部分可以是该电源周期脉冲的一半，持续时间从60Hz下8.33毫秒(ms)至50Hz下10.0ms。按顺序为正极性或负极性的该电源半周部分的能量，是可控制的。该范围的具有不同工作周期(dutycycle)的这些相反极性的脉冲可以应用至任意的有功负载，该负载具有适度高的热电子电容并且在应用能量的这部分时防止损坏。在峰值振幅方面，这些电源半周脉冲中的每个有可能显著更大，但是由于特定的工作周期，总的输送的有效值功率将等于来自这一负载标称电压的功率。因此，例如，如果在初始化/校准时供给电压Uin和标称负载电压Uload之间的比率等于3(N＝Uin/Uload＝3)，那么所需的工作周期一定是1/9，在此1/9＝(1/3)2。图1所示为1/3的工作周期，同时，图2所示为1/4的工作周期。填充区域10显示有效的正和负半周，同时空白区域12显示未传递到负载的半周。在理想的情况下，正和负脉冲之间的距离(时间)应当相同，以确保更好的功率输送分配。但是，有时不可能实现这一点。因此，为达到1/4的工作周期，必须使用1/3和1/5两个不同工作周期的特定方案组合。所产生的工作周期如图3所示。当实际的输入和所需的标称电压比率N等于2时，这一比率是必然的。为了更精确的功率输送，可采用更复杂的多变的工作周期方案，其中，在“有效”周期之间的“非有效”周期的数量不断变化，从而实现精确的功率输送。唯一重要的条件在于每下一个“有效”脉冲应当永远与前一个“有效”脉冲极性不同。依照上述方法，本专利技术意图利用为微控制器设计和编写的软件来向该控制器提供全部所描述的算法，从而在运行中实现所提议的选择。该HSI具有如下的运行特点：它根据来自电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制来自一电源的交流电力送至一负载的方法，该负载的标称工作电压小于该电源的电压，其特征在于，所述方法包括步骤：（ａ）从该电源接收交流电力；（ｂ）将全部交流周期脉冲的一半施加至该负载；（ｃ）等待一偶数个半周经过；（ｄ）应用全部交流周期脉冲的一半；（ｅ）按照一预定的时间重复步骤（ｃ）和（ｄ）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】AU 2007-11-9 20079061551.一种控制来自一交流电源的交流电力送至一负载的方法，该负载的标称工作电压小于该交流电源的电压，其特征在于，所述方法包括步骤：(a)从该交流电源接收交流电力；(b)将完整交流周期脉冲的一半施加至该负载；(c)等待一偶数个半周经过；(d)应用完整交流周期脉冲的一半；(e)按照一预定的时间重复步骤(c)和(d)；其中工作周期用公式工作周期＝1/N＝t/T＝(v/V)2表示，其中：1/N为用％表示的一工作周期，t为所应用的交流电压半周长度，T为略过的交流电压周期长度，V为来自交流电源的所施加的电压，v为负载所需的标称工作电压，并且其中施加至该负载的连续的半周一直为相反的极性，所应用的每一个半周一直与所应用的前一个半周为相反的极性；每个半周开始于0电压，上升至其最大电压，然后再下降至0电压；使用绝对对称和相等的交流电压脉冲范围驱动该负载；第一组略过的脉冲不同于第二组略过的脉冲；输送至该负载的总功率/能量通过改变其工作周期来控制；施加至该负载的功率或...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁宾斯坦彼得，
申请(专利权)人：鲁宾斯坦彼得，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]