智能电力系统的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]可以包括过程控制系统(PCS)、分布式控制系统(DCS)、基于可编程逻辑控制器(PLC)的系统、监控和数据采集(SCADA)系统等的工业控制系统(ICS)在货物生产和提供必要服务方面起作用。ICS是收集、监测、分析、决定、控制和动作以安全地生产和移动物理事物的数字技术的标志。
[0002 ]工业控制系统(I CS)包括电力系统，所述电力系统采用各种电气部件来供应、传输、和使用电力。通常，电力系统包括被配置为向系统供应电力的一个或多个电源。所述电源可以是向系统输送直流(DC)电力的DC电源或向系统输送交流(AC)电力的AC电源。电力系统向执行功能的电气负载输送能量。这些电气负载的范围可以从传感器到电动机。
【发明内容】
[0003]描述了一种智能电力系统。在一个或多个实施方式中，该智能电力系统包括微控制器和电连接到微控制器的电力转换器，所述电力转换器被配置为将电能从一种形式转换成另一种形式。电连接到微控制器的开关元件被配置为控制经转换的电能向电气负载的配送。电连接到电气负载和微控制器的感测元件被配置为监测配送到电气负载的经转换的电能，并且被配置为基于经转换的电能来提供反馈信号。微控制器被配置为验证并监测电力转换器，并且被配置为基于反馈信号来控制并监测经转换的电能向电气负载的配送。
[0004]提供本
【发明内容】
是为了以简化形式引入概念的选择，在以下【具体实施方式】中对所述概念的选择进行了进一步描述。本
【发明内容】
并不是要确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不是要用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
【附图说明】
[0005]参考附图对【具体实施方式】进行描述。在【具体实施方式】和附图中的不同实例中对相同的附图标记的使用可以指示相似或相同的项目。
[0006]图1是根据本公开内容的示例性实施方式的示出智能电力系统的方框图。
[0007]图2A是根据本公开内容的示例性实施方式的示出智能电力系统的开关元件的电路图。
[0008]图2B是根据本公开内容的示例性实施方式的示出用于操作图2A中所示的开关元件的示例性微控制器控制信号(例如，微控制器控制信号〈1>和微控制器信号〈2>)的波形图。
[0009]图3是根据本公开内容的实施方式的示出具有集成于其中的智能电力系统的底板的方框图。
[0010]图4是根据本公开内容的示例性实施方式的示出用于控制智能电力系统的示例性方法的流程图。
【具体实施方式】
[0011]挺述
[0012]工业控制系统(ICS)所采用的电力系统为电气负载供电，以允许负载执行一些功能。例如，电气负载可以包括被配置为在工业控制系统内执行专用功能的输入/输出(I/o)模块。这些I/O模块可能会遭受过电流事件(例如，I/O模块发“热”)。然而，在模块发热时，电力系统仍可能向I/o模块提供电流，这可能导致对I/O模块的损坏或可能的破坏。另外，电力系统可以向工业控制系统内的每个插槽提供电力。然而，一些插槽可能不在使用中(例如，工业控制系统内的插槽不具有与该插槽接口连接的I/O模块)。
[0013]因此，描述了一种智能电力系统。智能电力系统被配置为监测智能电力系统供电的一个或多个电气负载。例如，智能电力系统可以被配置为监测提供到电气负载的电流、与电气负载相关联的温度等等。在一些实例中，智能电力系统可以在电气负载遭受过电流事件时停止为电气负载供电。在一个或多个实施方式中，智能电力系统包括微控制器和电连接到微控制器的电力转换器。电力转换器被配置为将电能从一种形式转换成另一种形式。例如，电力转换器可以将电能从交流(AC)电能转换成直流(DC)电能，反之亦然。在另一个示例中，可以修改电能的振幅特性和/或频率特性。电连接到微控制器的开关元件被配置为控制经转换的电能向电气负载的配送。
[0014]在实施例中，开关元件包括被布置成H桥构造的多个开关。电连接到电气负载和微控制器的感测元件被配置为监测配送到电气负载的经转换的电能，并且被配置为基于经转换的电能的特性来提供反馈信号。在具体实施例中，感测元件包括阻抗元件。
[0015]微控制器被配置为验证并监测电力转换器，并且被配置为基于反馈信号来控制并监测经转换的电能向电气负载的配送。例如，微控制器可以被配置为产生控制开关元件的操作的控制信号。在实施方式中，第一微控制器控制信号可以使开关元件在闭合构造与断开构造之间变换，以至少大体上防止经转换的电能向电气负载的配送，而第二微控制器控制信号可以使开关元件在断开构造与闭合构造之间变换，以向电气负载配送经转换的电能。在另一个实施方式中，一个或多个微控制器控制信号(例如，交流方波等)可以使开关元件修改经转换的电能(例如，修改代表经转换的电能的电信号的频率特性)。
[0016]示例性智能电力系统
[0017]图1示出了根据本公开内容的示例性智能电力系统100，智能电力系统100能够操作用于监测和/或控制向一个或多个电气负载102(例如，为了简单起见，示出了电气负载104A、104B)的电力配送。在一个或多个实施方式中，电气负载102可以包括工业控制系统(ICS)的输入/输出(I/O)模块104。例如，输入/输出模块104可以包括在电信基础设施中使用的输入/输出模块。在另一个实施方式中，输入/输出模块可以包括在工业和过程控制系统基础设施中使用的输入/输出模块。
[0018]如图1中所示，智能电力系统100包括被配置为向系统100提供电力转换功能的电力转换器106。电力转换器106包括接收电能的输入端子108和向系统100提供经转换的电能的一个或多个输出端子(例如，为简单起见，示出了输出端子110、112)。电力转换器106被配置为将电能从一种形式转换成另一种形式。例如，电力转换器106可以被配置为修改电压振幅特性和/或电压频率特性。在另一个示例中，电力转换器106被配置为将交流(AC)电压转换成直流(DC)电压，反之亦然。在一些实施方式中，电力转换器106被配置为接收范围从大约九十伏AC(90VAC)到二百四十伏AC(240VAC)的电能。在其它实施方式中，电力转换器被配置为从二十四伏DC(24VDC)电源接收电能。例如，电力转换器106可以在输入端子108处接收九十伏AC(90VAC)信号。在另一个示例中，电力转换器106可以在输入端子108处接收一百二十伏AC(120VAC)信号。在又一个示例中，电力转换器106可以在输入端子108处接收二百四十伏AC(240VAC)信号。
[0019]智能电力系统100还包括一个或多个开关元件。在图1中，所示智能电力系统100包括第一开关元件114和第二开关元件116，第一开关元件114和第二开关元件116被配置为控制电气负载102(例如，电气负载104A和电气负载104B)的操作(例如，供电)。例如，开关元件114、116被配置为向电气负载104A、104B提供经转换的电能，以为负载104A、104B供电。第一和第二开关元件114、116分别电连接到输出端子110、112。开关元件114、116被配置为均具有用于至少大体上防止电流流动的断开构造和用于允许电流流动的闭合构造。在一个或多个实施方式中，如下文更详细地描述的，开关元件114、116可以被配置为输出相对于输入到相应的开关元件114、116的信号的频率特性具有经修改的频率特性的信号。
[0020]每个开关元件114、116电连接到感测元件118、120，感测元件118、120被配置为监测相应的负载104A、104B。开关元件114、116被配置为基于至相应的负载104A、104B的电流流动来提供反馈信号。例如，在所示实施例中，每个感测元件118、120电连接到相应的电气负载(例如，电气负载104A、104B)。感测元件118、120被配置为监测相应的电气负载104A、104B，并且基于对电气负载104A、104B的监测来提供反馈信号。例如，反馈信号可以包括指示被提供给相应的电气负载104A、104B的电流值的信号。
[0021]如图2A中所示，第一开关元件114和第二开关元件116可以包括布置在H桥构造(例如，H桥器件)中的多个开关202、204、206、208。在一个或多个实施方式中，开