用可控硅傳遞控制信息控制負載狀態(tài)和功率的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用可控硅傳遞控制信息實現(xiàn)控制負載狀態(tài)和功率的方法和裝置， 廣泛用于各類負載的功率調(diào)節(jié)。
【背景技術(shù)】
[0002] 可控硅通常在交流電源供電情況下作為功率調(diào)節(jié)器件來控制能量的傳輸，隨著導(dǎo) 通角的變化，在改變傳輸能量的同時，其所產(chǎn)生的諧波干擾也在不斷變化，這需要進行有效 的補償，以緩解由此給電網(wǎng)帶來的損害。但是，隨著導(dǎo)通角的變化干擾也在同時變化，在一 個比較寬泛的變化范圍里，有效的補償是很困難的。由于可控硅的特性，這種應(yīng)用一般用在 純阻性負載的裝置中，容性、感性負載難于應(yīng)用。我們常見到的白熾燈調(diào)光、加熱器調(diào)溫就 是這樣的應(yīng)用。顯然直接控制供電能量的可控硅應(yīng)用在應(yīng)用范圍和干擾補償上遇到了問 題。
[0003] 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，變頻器、電子調(diào)光鎮(zhèn)流器等電子裝備在不改變供電能量的 情況下就可以改變裝備的輸出狀態(tài)，比如〇~1〇伏的電子調(diào)光鎮(zhèn)流器，通過對控制端施加 〇~1〇伏的電壓，就可以改變燈的亮度，這個過程中雖然供電能量始終是不變的，但是燈的實 際消耗功率隨著亮度的變換而變化，沒有了上述可控硅控制方式所產(chǎn)生的電網(wǎng)干擾問題。 但是也出現(xiàn)了新的問題，這種新的控制模式需要額外增加一組控制線路，不像原來控制供 電能量方式時，可控硅調(diào)節(jié)器串接在負載回路中，電路連接簡單。對于新建設(shè)的建筑、設(shè)施， 布線時可以將控制線路與能量供應(yīng)線路一同架設(shè)完成，對于現(xiàn)存建筑就只能重新布線進行 改造。有沒有新的辦法來解決這個問題呢？這就是我們要申請的發(fā)明專利可以解決的問 題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明旨在提供一種用可控硅傳遞控制信息實現(xiàn)控制負載狀態(tài)和功率的方法和 裝置，在基本不改變供電能量的情況下改變負載的輸出狀態(tài)和功率，而不需要額外增加一 組控制線路。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種用可控硅傳遞控制信息控制負載狀態(tài)和功率的方法， 其特征在于，在交流電源供電回路中，利用可控硅調(diào)節(jié)裝置小幅度的改變導(dǎo)通角，用導(dǎo)通角 的變化來傳遞控制信息，在傳輸能量變化較小的情況下，使在該供電回路中的一個或多個 接收控制裝置改變其負載的輸出狀態(tài)和功率，負載功率的變化范圍遠遠大于可控硅導(dǎo)通角 變化引起的供電能量的變化范圍。
[0006] 在50赫茲的交流供電環(huán)境中，所述的可控硅控制角（控制角+導(dǎo)通角=180° )的 調(diào)節(jié)范圍可以根據(jù)具體應(yīng)用在0~60°范圍內(nèi)選取。
[0007] 用可控硅傳遞控制信息包括模擬應(yīng)用方式和數(shù)字應(yīng)用方式。
[0008] 所示的模擬應(yīng)用方式有兩種： (1)采用傳統(tǒng)的可控硅調(diào)節(jié)裝置，將控制角限定在〇~20°范圍，在這個小的可調(diào)整范圍 內(nèi)，接收裝置控制輸出達到滿幅度變化；可控硅調(diào)整導(dǎo)通角的動作停留在某個位置，輸出就 停留在相應(yīng)位置，輸出跟隨輸入變化，供電能量始終被可控硅控制，但變化量很??； (2)除了縮小調(diào)整范圍之外，僅在調(diào)整過程中對傳輸能量有微小的調(diào)整，當輸出調(diào)整到 期望的狀態(tài)后，可控硅調(diào)節(jié)裝置恢復(fù)到完全導(dǎo)通狀態(tài)，接收裝置自身鎖定這個狀態(tài)。
[0009] 所示的數(shù)字應(yīng)用方式為調(diào)制解調(diào)方式，用導(dǎo)通角的不同傳輸數(shù)字控制信息，全導(dǎo) 通時代表控制信息中的數(shù)字0,有一定的控制角代表控制信息中的數(shù)字1，在交流電源每次 過零時單向傳輸Ibit數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸完成后，可控硅恢復(fù)全導(dǎo)通狀態(tài)，用于控制一條供電 線路上的一個或多個設(shè)備。
[0010] 本發(fā)明的優(yōu)點是：小幅度的改變導(dǎo)通角，就可以大幅度的控制負載輸出狀態(tài)，導(dǎo)通 角變化范圍小，能量傳輸變化范圍小，產(chǎn)生的干擾小，補償容易且有效，兼容原來的電路布 線，透過可控硅傳遞的信息，不僅對負載的功率進行調(diào)節(jié)，還可以控制負載的狀態(tài)(如電機 的正反轉(zhuǎn)等）不在拘泥于阻性負載，擴大了應(yīng)用范圍。與傳統(tǒng)的可控硅控制裝置的區(qū)別在 于：本發(fā)明中可控硅對交流電的控制目的不是為了改變傳輸能量，直接控制負載功率，而是 在基本上不改變傳輸能量的情況下，用于傳輸控制信息，由專用的接收控制裝置接收這些 控制信息后，控制負載的狀態(tài)和功率。
【附圖說明】
[0011] 圖1是本發(fā)明裝置的總體電路框圖； 圖2是本發(fā)明的第一種控硅調(diào)節(jié)裝置(模擬應(yīng)用方式之一）的電路圖； 圖3是本發(fā)明的一種接收控制裝置獲取控制信息部分的電路圖； 圖4是圖3所示的接收控制裝置的工作原理波形圖； 圖5是本發(fā)明的第二種控硅調(diào)節(jié)裝置(模擬應(yīng)用方式之二）的電路圖； 圖6是本發(fā)明的第三種控硅調(diào)節(jié)裝置(數(shù)字調(diào)制器）的電路圖。
【具體實施方式】
[0012] 本發(fā)明的方法的核心內(nèi)容是，在交流電源供電回路中，利用可控硅調(diào)節(jié)裝置小幅 度的改變導(dǎo)通角，在傳輸能量基本不變的情況下，用導(dǎo)通角的變化來傳遞控制信息，使在同 一供電線路中的一個或多個接收控制裝置改變輸出狀態(tài)。比如：控制角可以在〇~20°范圍 內(nèi)選取，對應(yīng)的導(dǎo)通角為180° ~160°，對應(yīng)的截止時間是0~2. 2毫秒，對應(yīng)的能量變化只 有0~3%。小幅度的改變導(dǎo)通角，導(dǎo)通角變化范圍小，能量傳輸基本不變，產(chǎn)生的干擾小，補 償容易且有效，兼容原來的電路布線，除了對負載的功率進行控制外還可以控制負載的各 種狀態(tài)，不在拘泥于阻性負載，擴大了應(yīng)用范圍。下面分別加以說明： 一、控制信息傳遞方式： 可控硅傳遞控制信息的兩種基本應(yīng)用方式：模擬應(yīng)用和數(shù)字應(yīng)用。
[0013] 1、模擬應(yīng)用方式1 :可控硅調(diào)節(jié)裝置與傳統(tǒng)的裝置一致，只是調(diào)整范圍小而已（如 控制角在〇~20°范圍)。在這個小的可調(diào)整范圍內(nèi)，接收裝置控制輸出達到滿幅度變化?？?控硅調(diào)整導(dǎo)通角的動作停留在某個位置，輸出就停留在相應(yīng)位置，輸出跟隨輸入變化，供電 能量始終被可控硅控制，但變化量很小。
[0014] 2、模擬應(yīng)用方式2 :可控硅調(diào)節(jié)裝置與傳統(tǒng)的裝置基本一致，除了調(diào)整范圍小之 夕卜，僅在調(diào)整過程中對傳輸能量有微小的調(diào)整，當輸出調(diào)整到期望的狀態(tài)后，可控硅調(diào)節(jié)裝 置恢復(fù)到完全導(dǎo)通狀態(tài)，接收裝置自身鎖定這個狀態(tài)。比如： (1)控制角為0° (導(dǎo)通角180° )表示鎖定(保持）當前狀態(tài)，調(diào)節(jié)裝置可控硅完全導(dǎo) 通。接收控制裝置的負載輸出狀態(tài)保持不變。
[0015] (2)控制角為10° (導(dǎo)通角170° )表示增加輸出，接收控制裝置按照一定的步長 逐步增加負載輸出。
[0016] (3)控制角為20° (導(dǎo)通角160° )表示減少輸出，接收控制裝置按照一定的步長 逐步減少負載輸出。
[0017] 3、數(shù)字應(yīng)用方式：作為一種調(diào)制--解調(diào)方式，用導(dǎo)通角的不同傳輸數(shù)字控制信 息，如：全導(dǎo)通時代表數(shù)字0,控制角10°代表數(shù)字1，在交流電源每次過零時單向傳輸lbit 數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸完成后，可控硅恢復(fù)全導(dǎo)通狀態(tài)。可控硅調(diào)節(jié)裝置實際上成為了數(shù)字控制信 號調(diào)制發(fā)射器，由智能負載控制單元控制（如單片機、或通過電腦接口由電腦控制)，數(shù)字控 制信號采用幀結(jié)構(gòu)，可以遵循某些種類的協(xié)議，或僅簡單的分為地址碼和控制碼，用于控制 一條供電線路上的一個或多個設(shè)備。
[0018] 本發(fā)明的可控硅導(dǎo)通角需要調(diào)節(jié)的范圍較小，但是可以使負載功率的變化范圍很 大，這區(qū)別于可控硅的傳統(tǒng)用法：調(diào)節(jié)可控硅的導(dǎo)通角，使通過可控硅傳輸?shù)截撦d的能量產(chǎn) 生變化，其變化程度和范圍與負載的功率變化程度和范圍一致；在50赫茲的交流供電環(huán)境 中，本方法的可控硅控制角(控制角+導(dǎo)通角=180° )調(diào)節(jié)范圍可以根據(jù)具體應(yīng)用在0~60° 范圍內(nèi)選取：這是因為：調(diào)節(jié)范圍越小對能量的改變越小，產(chǎn)生的諧波干擾越小(參看下 表)，補償容易且有效，對電網(wǎng)的損害越小；相反，調(diào)節(jié)范圍越大對能量的改變就大，產(chǎn)生的 諧波干擾就強，補償?shù)某杀靖咝Ч患罢{(diào)節(jié)范圍小的情況，對電網(wǎng)也可能有一定的損害；但 是調(diào)節(jié)范圍過小又會因為容易受到干擾而使可靠性下降，因此需要根據(jù)實際應(yīng)用環(huán)境的干 擾情況找出可靠的最小調(diào)節(jié)范圍，作為應(yīng)用系統(tǒng)的控制角。
[0019] 不同的控制角所對應(yīng)的能量變化【完整周波能量為100%，能量變化計算公式為： [1-cos(控制角度數(shù)）]/2】：
【主權(quán)項】
1. 一種用可控硅傳遞控制信息控制負載狀態(tài)和功率的方法，其特征在于，在交流電源 供電回路中，利用可控硅調(diào)節(jié)裝置小幅度的改變導(dǎo)通角，用導(dǎo)通角的變化來傳遞控制信息， 在傳輸能量變化較小的情況下，使在該供電回路中的一個或多個接收控制裝置改變其負載 的輸出狀態(tài)和功率，負載功率的變化范圍遠遠大于可控硅導(dǎo)通角變化引起的供電能量的變 化范圍。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用可控硅傳遞控制信息控制負載狀態(tài)和功率的方法，其特征 在于，在50赫茲的交流供電環(huán)境中，所述的可控硅控制角(控制角+導(dǎo)通角=180° )的調(diào)節(jié) 范圍可以根據(jù)具體應(yīng)用在〇~60°范圍內(nèi)選取。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用可控硅傳遞控制信息控制負載狀態(tài)和功率的方法，其特征 在于，用可控硅傳遞控制信息包括模擬應(yīng)用方式和數(shù)字應(yīng)用方式。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用可控硅傳遞控制信息控制負載狀態(tài)和功率的方法，其特征 在于，所示的模擬應(yīng)用方式有兩種： (1) 采用傳統(tǒng)的可控硅調(diào)節(jié)裝置，將控制角限定在〇~20°范圍，在這個小的可調(diào)整范圍 內(nèi)，接收裝置控制輸出達到滿幅度變化；可控硅調(diào)整導(dǎo)通角的動作停留在某個位置，輸出就 停留在相應(yīng)位置，輸出跟隨輸入變化，供電能量始終被可控硅控制，但變化量很小； (2) 除了縮小調(diào)整范圍之外，僅在調(diào)整過程中對傳輸能量有微小的調(diào)整，當輸出調(diào)整到 期望的狀態(tài)后，可控硅調(diào)節(jié)裝置恢復(fù)到完全導(dǎo)通狀態(tài)，接收裝置自身鎖定這個狀態(tài)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用可控硅傳遞控制信息控制負載狀態(tài)和功率的方法，其特征 在于，所示的數(shù)字應(yīng)用方式為調(diào)制解調(diào)方式，用導(dǎo)通角的不同傳輸數(shù)字控制信息，全導(dǎo)通時 代表控制信息中的數(shù)字0,有一定的控制角代表控制信息中的數(shù)字1，在交流電源每次過零 時單向傳輸Ibit數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸完成后，可控硅恢復(fù)全導(dǎo)通狀態(tài)，用于控制一條供電線路 上的一個或多個設(shè)備。
【專利摘要】一種用可控硅傳遞控制信息控制負載狀態(tài)和功率的方法和裝置，其特征在于，在交流電源供電回路中，利用可控硅調(diào)節(jié)裝置小幅度的改變導(dǎo)通角，在傳輸能量變化較小的情況下，用導(dǎo)通角的變化來傳遞控制信息，使在該供電回路中的一個或多個接收控制裝置改變其負載的輸出狀態(tài)和功率，其中負載功率的變化范圍遠遠大于可控硅導(dǎo)通角變化引起的供電能量的變化。本發(fā)明的優(yōu)點是：小幅度的改變導(dǎo)通角，就可以大幅度的控制負載輸出狀態(tài)，導(dǎo)通角變化范圍小，能量傳輸基本不變，產(chǎn)生的干擾小，補償容易且有效，兼容原來的電路布線，透過可控硅傳遞的信息，不僅對負載的功率進行調(diào)節(jié)，還可以控制負載的狀態(tài)（如電機的正反轉(zhuǎn)等）不在拘泥于阻性負載，擴大了應(yīng)用范圍。
【IPC分類】G05B19-042
【公開號】CN104570847
【申請?zhí)枴緾N201410750610
【發(fā)明人】蘇建麗
【申請人】青島文創(chuàng)科技有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月10日