均匀分布导通时间的温控系统功率调节方法及装置与流程

本发明涉及一种加热调节方法，特别涉及一种均匀分布导通时间的温控系统功率调节方法。

背景技术：

温控系统的控制方式多采用以温度检测信号为反馈信号，在控制周期内的某个时间段集中加热或集中停止从而保证温度精度。此模式下使控制周期内所控元件(加热管)在启、停之间产生了较大的温度差，温度差使所控元件产生了较大的应力，因此大大减小了所控元件的使用寿命。

技术实现要素：

针对上述不足，本发明提供一种减小所控元件的应力和增加所控元件使用寿命的均匀分布导通时间的温控系统功率调节方法及装置。

本发明的均匀分布导通时间的温控系统功率调节方法，所述方法包括：

确定最小控制周期个数的步骤，用于根据最小控制周期t和控制周期t，确定最小控制周期的个数n；

t＝n·t；所述最小控制周期为温控系统集中加热的导通周期或者关断周期；

温度检测步骤，实时检测外部温度信号；

导通数组确定步骤，根据实时检测的外部温度检测信号和所需要的温度，确定导通周期的数量；

数据存储步骤，用于存储各种导通周期的数量及对应数量导通周期在控制周期t内的位置，所述导通周期均匀分布在控制周期t内；

控制步骤，根据确定的导通周期的数量，获取存储的相应数量导通周期在控制周期t内的位置，根据获取的位置，在相应最小控制周期t内触发晶闸管。

优选的是，所述数据存储步骤中，所述导通周期均匀分布在控制周期t内包括：

当导通周期的数量为1时，设置第一个最小控制周期n1为导通周期；

当导通周期的数量为2时，设置最小控制周期n1为导通周期，同时设置第一个和第n个最小控制周期中间的最小控制周期n2为导通周期；

当导通周期的数量为3时，设置最小控制周期n1和最小控制周期n2为导通周期，同时设置最小控制周期n1和最小控制周期n2中间的最小控制周期n3为导通周期；

当导通周期的数量为4时，设置最小控制周期n1、最小控制周期n2和最小控制周期n3为导通周期，同时设置最小控制周期n2和第n个最小控制周期中间的最小控制周期n4为导通周期；

随着需要的导通周期数的增加，按照导通周期在控制周期t内的排序，从前至后依次将相邻的两个导通周期中间的最小控制周期设置为导通周期，直到导通周期的数量为n。

优选的是，所述控制步骤，用于当确定导通周期的数量发生变化时，获取存储的相应数量导通周期在控制周期t内的位置，并获取当前控制周期t剩余时间内对应导通周期的位置，按照获取的位置，在相应最小控制周期t内触发晶闸管。

优选的是，所述晶闸管的触发角度α的范围为0°-45°，当电网电压增大时，增大触发角度α，使其加热元件端电压降低，保证端电压不超过其额定范围。

上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本发明的目的。

本发明的有益效果在于，本发明使温控系统在控制周期内加热与停止均匀的分布，降低了由于集中加热、集中停止模式的温度控制模式对加热元件的应力，能够延长加热元件的使用寿命。并且可通过对触发角度α的控制调节加热元件的端电压不超过额定值，保证工作的可靠性。最小控制周期数量n的选取可满足所控温度的精度。

附图说明

图1为实施例1和实施2的方法的流程示意图。

图2为实施例2中导通周期的分布方法示意图。

图3为控制周期与电网周期波形示意图。

图4为导通周期与关断周期波形示意图。

图5控制周期内全为导通周期时带有触发角度α的波形图及触发角度α变化时波形示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

实施例1：如图1所示，本实施方式所述的均匀分布导通时间的温控系统功率调节方法，包括：

步骤一：根据最小控制周期为20ms和控制周期t为2560ms，确定最小控制周期的个数128；

本实施方式的最小控制周期为温控系统集中加热的导通周期或者关断周期；

在导通周期内开启所控元件，在关断周期关闭所控元件，导通周期数最大为128，最小为0，关断周期数最大为128，最小为0。

步骤二：设定各种导通周期的数量及对应数量导通周期在控制周期t内的位置，并存储，本实施例中的导通周期均匀分布在控制周期t内的分布方式为：

当导通周期的数量为1时，第64或65个最小控制周期为导通周期，即：第1个和第128个最小控制周期中间的最小控制周期为导通周期；

当导通周期的数量为2时，第42个最小控制周期和第85个最小控制周期为导通周期，即：这2个导通周期均匀分布在第1个和第128个最小控制周期中间；

当导通周期的数量为3时，第32、64和96个最小控制周期为导通周期，即：这2个导通周期均匀分布在第1个和第128个最小控制周期中间；

通过设定，以此类推，直到第128个最小控制周期全设置为导通周期；

步骤三：实时检测外部温度信号，根据实时检测的外部温度检测信号和所需要的温度，确定导通周期的数量；

本实施方式中，当外部温度为100℃，所需温度为500℃，此时温度不足需要加热，则首先开通128个周波全度加热，温度上升，当温度到达目标值500℃时，停止加热，开通0个导通周期，由于温度惯性，温度会先超过500℃再下降回到500℃，此温度升降过程中分别记录目标值左右上升和下降时间，并根据此升降温的时间按比例计算出目标值为500℃时的导通周期数，此时的计算结果是15个导通周期，即此时在15个导通周期左右即可维持当前的温度500℃；

步骤四：根据确定的导通周期的数量，在步骤二存储的当中找到对应数量导通周期在控制周期t内的位置，根据获取的位置，在相应最小控制周期内触发晶闸管。

本实施方式中，导通周期为15个时，其对应的周期位置为8、16、24、32、40、48、56、64、72、80、88、96、104、112、120；

步骤五：执行步骤三，当确定的导通周期的数量发生变化时，在步骤二的存储中，找到相应数量导通周期在控制周期t内的位置，并获取当前控制周期剩余时间内对应导通周期的位置，按照获取的位置，在相应最小控制周期内触发晶闸管。

实施例2：如图1所示，本实施方式所述的均匀分布导通时间的温控系统功率调节方法，包括：

步骤一：用于根据最小控制周期为20ms和控制周期t为2560ms，确定最小控制周期的个数128；

本实施方式的最小控制周期为温控系统集中加热的导通周期或者关断周期；

在导通周期内开启所控元件，在关断周期关闭所控元件，导通周期数最大为128，最小为0，关断周期数最大为128，最小为0。

步骤二：设定各种导通周期的数量及对应数量导通周期在控制周期t内的位置，并存储，本实施例中的导通周期均匀分布在控制周期t内的分布方式为：

如图2所示，当导通周期的数量为1时，设置第1个最小控制周期为导通周期；

当导通周期的数量为2时，设置最1个和第65个最小控制周期为导通周期；

当导通周期的数量为3时，设置第1、33和65个最小控制周期为导通周期；

当导通周期的数量为4时，设置第1、33、65和97个最小控制周期为导通周期；

当导通周期的数量为5时，设置第1、17、33、65和97个最小控制周期为导通周期；

当导通周期的数量为5时，设置第1、17、33、49、65和97个最小控制周期为导通周期；

随着需要的导通周期数的增加，按照导通周期在控制周期t内的排序，从前至后依次将相邻的两个导通周期中间的最小控制周期设置为导通周期，直到导通周期的数量为128。

步骤三：实时检测外部温度信号，根据实时检测的外部温度检测信号和所需要的温度，确定导通周期的数量；

本实施方式中，当外部温度为100℃，所需温度为500℃，此时温度不足需要加热，则首先开通128个周波全度加热，温度上升，当温度到达目标值500℃时，停止加热，开通0个导通周期，由于温度惯性，温度会先超过500℃再下降回到500℃，此温度升降过程中分别记录目标值左右上升和下降时间，并根据此升降温的时间按比例计算出目标值为500℃时的导通周期数，此时的计算结果是15个导通周期，即此时在15个导通周期左右即可维持当前的温度500℃；

步骤四：根据确定的导通周期的数量，在步骤二存储的当中找到对应数量导通周期在控制周期t内的位置，根据获取的位置，在相应最小控制周期内触发晶闸管。

本实施方式中，导通周期为15个时，其对应的周期位置为8、16、24、32、40、48、56、64、72、80、88、96、104、112、120；

步骤五：执行步骤三，当确定的导通周期的数量发生变化时，在步骤二的存储中，找到相应数量导通周期在控制周期t内的位置，并获取当前控制周期剩余时间内对应导通周期的位置，按照获取的位置，在相应最小控制周期内触发晶闸管。

在实施例1和实施例2中，导通周期内为了保证加热元件的端电压在电网电压变化时不超过其额定范围，如图3、图4和图5所示，晶闸管的触发角度α的范围为0°-45°，可调节的电压范围为1-0.95倍的电网电压有效值。当电网电压增大时，增大触发角度α，使其加热元件端电压降低，保证端电压不超过其额定范围。

实施例1和实施例2在控制周期t内会随时监测外部温度信号，根据外部温度信号随时对导通周期的数量进行改变、保证温度控制的精度，并且此改变不会影响下一个控制周期t。

在本发明中，确定所需要的温度后，通过对温度检测信号的读取给予适当的导通周期数使晶闸管开通，在控制晶闸管开通、关断的过程中不断读取温度检测信号，修改导通周期数，直到温度达到所需要温度。在控制过程中，当电网电压出现波动时通过对电网电压信号的检测，适当的调节触发角度α，使加热元件的端电压不超过其额定范围，保证了器件的安全、可靠。通过对最小控制周期数量的选取可调节控制精度，最小控制周期数量越大控制精度越高但控制周期会增加。

本实施方式的方法是通过计算机程序实现对温控系统进行控制，本实施方式各步骤的功能还可以封装成硬件模块实现，所以本实施方式还保护与方法相对应的硬件系统。

本实施方式的均匀分布导通时间的温控系统功率调节系统，所述系统包括：

确定最小控制周期个数的模块，用于根据最小控制周期t和控制周期t，确定最小控制周期的个数n；

t＝n·t；所述最小控制周期为温控系统集中加热的导通周期或者关断周期；

温度检测模块，实时检测外部温度信号；

导通数组确定模块，根据实时检测的外部温度检测信号，确定导通周期的数量；

数据存储模块，用于存储各种导通周期的数量及对应数量导通周期在控制周期t内的位置，所述导通周期均匀分布在控制周期t内；

控制模块，根据确定的导通周期的数量，获取存储的相应数量导通周期在控制周期t内的位置，根据获取的位置，在相应最小控制周期t内触发晶闸管。

本实施方式的数据存储模块中，所述导通周期均匀分布在控制周期t内包括：

当导通周期的数量为1时，设置第一个最小控制周期n1为导通周期；

当导通周期的数量为2时，设置最小控制周期n1为导通周期，同时设置第一个和第n个最小控制周期中间的最小控制周期n2为导通周期；

当导通周期的数量为3时，设置最小控制周期n1和最小控制周期n2为导通周期，同时设置最小控制周期n1和最小控制周期n2中间的最小控制周期n3为导通周期；

当导通周期的数量为4时，设置最小控制周期n1、最小控制周期n2和最小控制周期n3为导通周期，同时设置最小控制周期n2和第n个最小控制周期中间的最小控制周期n4为导通周期；

随着需要的导通周期数的增加，按照导通周期在控制周期t内的排序，从前至后依次将相邻的两个导通周期中间的最小控制周期设置为导通周期，直到导通周期的数量为n。

本实施方式的控制模块，用于当确定导通周期的数量发生变化时，获取存储的相应数量导通周期在控制周期t内的位置，并获取当前控制周期t剩余时间内对应导通周期的位置，按照获取的位置，在相应最小控制周期t内触发晶闸管。

本实施方式的晶闸管的触发角度α的范围为0°-45°，当电网电压增大时，增大触发角度α，使其加热元件端电压降低，保证端电压不超过其额定范围。

虽然在本发明中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。