[發(fā)明專利]用于以交流電壓運行的電歐姆負載的功率控制的方法和設備

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• 申請日: 2016-03-22
• 公開（公告）號: CN106843364A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設計）人: 托馬斯·克林比爾
• 申請（專利權）人: 爾高拜奧尼克有限公司
• 主分類號: G05F1/66
• 分類號: G05F1/66
• 代理公司: 上海翼勝專利商標事務所(普通合伙)31218
• 代理人: 翟羽

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于以交流電壓運行的電歐姆負載的功率控制的方法。

背景技術

在實踐中，例如可以構造為電加熱裝置或電熱空氣鼓風機的負載是已知的。在此，這種熱空氣鼓風機還可以構造為手持式熱風槍，該手持式熱風槍通常能夠以一個或兩個功率級來操作。如果希望更準確的功率調節(jié)，則功率的無級調節(jié)或近似無級調節(jié)是必需的。

然而，在以不同的各功率級之間許多小步長對熱功率進行這種無級調節(jié)或近似無級調節(jié)時會存在以下問題：目前的用于功率控制的方法會在該負載在其中運行的電網(wǎng)中造成干擾，由此可能損害其他裝置和/或生物。

因此，例如排除在其中周期性地接通和斷開電源電壓的整個波長并且由此通過接通時間和斷開時間的比值來確定有效熱功率的振蕩轉換控制。為了使氣流具有幾乎恒定的溫度，需要至少10 Hz的高切換頻率。

如果如同在電加熱裝置中常見的那樣以這種頻率切換高功率，則會產(chǎn)生所謂的閃變干擾。這些閃變干擾會在照明體連接到相同的電路并且使人暴露于相應照明的情況下對這些人的健康起到負面影響。

另外，通常的相位前沿控制也是不合適的，該相位前沿控制部分地接通和斷開電源電壓的半波。通常，在此情況下設置構造為三端雙向可控硅開關元件或晶閘管的開關元件，該開關元件被點火并且隨后在數(shù)毫秒內(nèi)被完全接通。由此產(chǎn)生陡峭的電流邊沿，該陡峭的電流邊沿在關于電源相位不利的點火時刻并且在相應熱功率的情況下產(chǎn)生作為無線電干擾而可觀察到的高次諧波。

在常見的相位前沿控制中的這種不利的陡峭接通沿通常用電感來消除，該電感與有效負載串聯(lián)或者替換地如電機中那樣可以是有效負載的組成部分。然而，在熱空氣鼓風機中常見的功率大小的情況下，這種電感很大并且此外在經(jīng) 濟上也是沒有意義的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的任務在于，避免上述缺點并且提供一種用于以交流電壓運行的歐姆負載的功率控制的方法，利用該方法給出了又簡單又節(jié)省成本的用于功率的無級調節(jié)或近似無級調節(jié)的可能性。

在所述方法中，該任務通過以下方式來解決：通過控制裝置按照指令參量來操作晶體管，以使得分別限制接通沿的陡度和斷開沿的陡度，其中

為了相位前沿控制的目的來操作該晶體管，并且在前沿角時通過中間連接的電阻來接通該晶體管，其中通過設置在晶體管的輸出端與晶體管的控制端子之間的電容器來限制晶體管的接通沿，并且其中控制裝置通過晶體管的相應控制在后續(xù)的過零點時再次斷開電流，

或者其中，為了相位后沿控制的目的來操作該晶體管，并且在后沿角時通過中間連接的電阻來斷開該晶體管，其中通過設置在晶體管的輸出端與晶體管的控制端子之間的電容器來限制晶體管的斷開沿，并且其中控制裝置通過晶體管的相應控制在后續(xù)的過零點時再次接通電流。

電容器與電阻一起限制晶體管的接通沿和斷開沿的陡度，從而避免或者至少減少不利的高次諧波。

優(yōu)選地，將雙極型晶體管、優(yōu)選具有絕緣柵極電極(IGBT)的雙極型晶體管，或者場效應晶體管、優(yōu)選金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)用作晶體管。

根據(jù)本發(fā)明，可以在用戶側改變指令參量，優(yōu)選無級或近似無級地改變指令參量。為此，例如使用電位計，但是其他用戶側操控變型也是可能的。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，控制裝置可以通過如下方式促成電流的斷開：控制裝置導致晶體管的輸入電容的低歐姆并且由此快速的放電。

在此，控制裝置可以通過附加設置的另一個晶體管的相應控制來導致所述晶體管的輸入電容的放電，該附加設置的另一個晶體管的漏極或集電極與所述晶體管的控制端子連接并且其源極或發(fā)射極與所述晶體管的源極端子或發(fā)射極端子連接。

根據(jù)本發(fā)明，可以將雙極型晶體管、具有絕緣柵極電極(IGBT)的雙極型晶體管、或者場效應晶體管、優(yōu)選金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)用作該另一個晶體管。

有利地，可以將至少一個電加熱元件用作歐姆負載，或者可以將多個電加熱元件用作歐姆負載，其中首先運行一個電加熱元件并且可以在用戶側通過相應的開關來再接通至少另一個電加熱元件。

由此，可以控制電加熱裝置或者電熱空氣鼓風機的功率，其中優(yōu)選可以無級地或者以許多小步長來控制功率。

此外，本發(fā)明還涉及一種用于以交流電壓運行的歐姆負載的功率控制的設備。為了避免開頭部分描述的缺點，給出了一種用于以交流電壓運行的歐姆負載的功率控制的設備，利用該設備能夠實現(xiàn)簡單且節(jié)省成本的用于功率的無級調節(jié)或近似無級調節(jié)的可能性。