功率控制系統(tǒng)
專利匯可以提供功率控制系統(tǒng)專利檢索，專利查詢，專利分析的服務(wù)。并且本 發(fā)明 涉及一種用在集成功率控制系統(tǒng)中的控制組件，所述功率控制系統(tǒng)具有包括 外殼 并在所述外殼中限定適于容納功率 開關(guān) 的腔室的 基座 。所述控制組件包括被配置為生成控制 信號 以控制所述功率開關(guān)選擇性地將功率提供給負(fù)載的控 制模 塊 ?？刂葡淙菁{所述 控制模塊 并適于可釋放地耦接到所述基座上，并且所述控制箱被配置為電耦接到所述基座上的控制耦接器，以在將所述控制箱耦接到所述基座后，向所述外殼的腔室中的所述功率開關(guān)提供所生成的 控制信號 。，下面是功率控制系統(tǒng)專利的具體信息內(nèi)容。
1.一種具有功率控制單元的功率控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括多個 功率控制單元，所述系統(tǒng)包括：
單元集成耦接機(jī)構(gòu)，用于將多個元件機(jī)械和電耦接到功率控制單 元中；
通信鏈路，被配置為利用所述耦接機(jī)構(gòu)在多個功率控制系統(tǒng)元件 中提供通信；
功率開關(guān)元件，適于被所述單元集成耦接機(jī)構(gòu)耦接，所述功率開 關(guān)元件將電能選擇性地提供給負(fù)載，所述功率開關(guān)包括用于從電源接 收功率的電源接口、用于將接收到的輸入功率的至少一部分提供給所 述功率負(fù)載的功率負(fù)載接口以及被配置為通過所述通信鏈路進(jìn)行通信 的功率開關(guān)通信接口；所述功率開關(guān)元件適用于進(jìn)行機(jī)械、電以及通 信耦接的耦接機(jī)構(gòu)；以及
功率控制元件，用于控制所述功率開關(guān)元件，所述功率控制元件 具有用于通過所述通信鏈路與所述功率開關(guān)元件進(jìn)行通信的控制器通 信接口。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述功率控制元件被配置為 所述功率開關(guān)元件中的集成組件。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中作為與所述功率開關(guān)元件分 離的單元定位所述功率控制元件，并且所述功率控制元件通過專用的 控制設(shè)備和所述通信鏈路中至少之一與所述功率開關(guān)元件進(jìn)行通信。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述功率控制元件可以包括 從下面的組中選出的控制功能：比例-積分-微分(PID)功能、自適應(yīng) PID功能、比例功能、比例/積分功能、比例-積分-二次微分控制(PIDD) 功能、前饋功能以及反饋功能。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括用于在所述電源和所述功 率控制單元的一個或多個元件之間提供熔絲。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括被配置為感測所述功率開 關(guān)和所述功率負(fù)載中至少之一的控制器限制的限制控制器。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括從由下述組成的組中選擇 的至少一個限制元件：上/下限制器、偏離值限制器以及固定的處理值 限制器。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括與所述功率控制系統(tǒng)相關(guān) 的現(xiàn)場設(shè)備，所述現(xiàn)場設(shè)備是從由下述組成的組中選擇的：驅(qū)動裝置、 加速器、閥門定位器、包括壓力計的測量裝置、電磁線圈、電源、加 熱器、包括電磁閥的閥門、測量儀、電動機(jī)、泵、包括熱控開關(guān)的開 關(guān)、熔絲以及存儲器設(shè)備。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述功率控制單元的一個或 多個元件包括用于存儲下述至少之一的元件存儲器：特征、診斷參數(shù)、 簡檔以及配置。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述存儲器是從由下述組成 的組中選擇的：EPROM、EEPROM、RFID標(biāo)簽、網(wǎng)絡(luò)上的虛擬存 儲位置、存儲器設(shè)備、計算機(jī)可讀介質(zhì)、計算機(jī)盤以及可傳輸信息的 存儲設(shè)備。
11.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述功率控制單元的一個或 多個元件包括用于確定特征、診斷、簡檔以及配置的處理系統(tǒng)。
12.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述功率控制單元的一個或 多個元件包括用于執(zhí)行從由下述組成的組中選擇的系統(tǒng)或單元操作過1 程的處理系統(tǒng)：診斷、問題解決方法、故障檢測、故障隔離、根本原 因、設(shè)置、限制、閾值、校準(zhǔn)、失效預(yù)測、維護(hù)過程、確認(rèn)、檢驗、 可追溯性、自動配置、體系結(jié)構(gòu)對準(zhǔn)、指紋、標(biāo)識、理論建模、自管 理以及自調(diào)整規(guī)則。
13.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述通信鏈路是從由下述組 成的組中選擇的：硬連線、光和無線通信鏈路。
14.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述通信鏈路是從由下述組 成的組中選擇的：WatBusTM、Dallas半導(dǎo)體單線路協(xié)議、Seriplex、 傳感器總線、DeviceNetTM總線、FMS、Lon?Works、控制局域網(wǎng)(CAN)、 Interbus?S、SDLC、AS-接口(AS-i)、局域互連總線(LIN-bus)、 IEEE-1118總線、Profibus、包括以太網(wǎng)TCP/IP的企業(yè)通信總線、互 聯(lián)網(wǎng)、令牌環(huán)LAN、以太網(wǎng)LAN、FDDI網(wǎng)絡(luò)、專用數(shù)據(jù)網(wǎng)、ISDN 以及VPN。
15.一種具有多個元件的功率控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：
系統(tǒng)控制元件，用于生成開關(guān)控制信號；
限制控制元件，用于接收感測的限制操作特征并作為所述感測的 限制操作特征的函數(shù)生成限制控制信號；
通信鏈路，被配置為在所述多個功率控制系統(tǒng)元件中的兩個元件 之間提供通信；以及
功率控制單元，包括多個功率控制元件和單元集成耦接機(jī)構(gòu)，所 述單元集成耦接機(jī)構(gòu)用于機(jī)械和電耦接所述功率控制單元的元件，所 述功率控制單元包括：
用于從電源接收功率的電源接口，用于將所接收的輸入功率的至 少一部分提供給功率負(fù)載的功率負(fù)載接口，
功率開關(guān)元件，用于響應(yīng)開關(guān)控制信號，將電能選擇性地提供給 負(fù)載，并且所述功率開關(guān)元件適用于所述耦接機(jī)構(gòu)，所述功率開關(guān)元 件包括被配置為與所述通信鏈路進(jìn)行通信的功率開關(guān)通信接口，以及
用于響應(yīng)所述限制控制信號，控制所述輸入功率到所述功率開關(guān) 元件的傳輸?shù)南拗圃?br/>16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)控制元件包括用 于存儲特征、診斷參數(shù)、簡檔或配置的存儲器。
17.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中在共同的組件中與所述功 率開關(guān)元件一起配置所述限制元件。
18.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中從所述輸入功率或從所述通 信鏈路派生地接收用于為所述功率控制單元的元件供電的單元能量。
19.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述功率控制單元中的多 個功率控制元件生成一個或多個功率控制操作特征。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述功率控制操作特征是 從由下述組成的組中選擇的：阻抗、電流、電壓、霍爾效應(yīng)電壓、能 量、質(zhì)量、包括電功率的功率、電容、電感、磁阻、相位、定時、頻 率、時間、模式、狀態(tài)、失效、位置、報警、警報、狀況、磁強(qiáng)度、 數(shù)據(jù)以及參數(shù)。
21.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述功率控制單元中的多 個功率控制元件通過所述通信鏈路生成自識別消息。
22.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，還包括元件內(nèi)的診斷模塊。
23.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，還包括用于診斷所述功率控制 系統(tǒng)的操作事件的元件間的診斷模塊。
24.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，還包括系統(tǒng)診斷模塊，所述系 統(tǒng)診斷模塊包括從下述組成的組中選擇的系統(tǒng)診斷參數(shù)：診斷、對準(zhǔn)、 簡檔、配置、系統(tǒng)管理、系統(tǒng)操作、操作特征、事件、狀態(tài)、失效、 模式以及狀況。
25.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，還包括系統(tǒng)診斷模塊，所述系 統(tǒng)診斷模塊包括從下述組成的組中選擇的診斷功能：算法、程序、人 工智能模塊、建模模塊、映射、圖形分析、規(guī)則、比較器以及查找表。
26.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，還包括系統(tǒng)診斷模塊，所述系 統(tǒng)診斷模塊包括從下述組成的組中選擇的診斷功能：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、經(jīng)驗 數(shù)據(jù)、數(shù)值數(shù)據(jù)、模糊邏輯電路、神經(jīng)模糊電路、多項式算法、剩余 壽命算法、人工智能模塊、建模模塊以及統(tǒng)計功能。
27.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，還包括監(jiān)視發(fā)生事件的操作監(jiān) 視系統(tǒng)，所述發(fā)生事件與從由下述組成的組中選擇的一個或多個操作 事件相關(guān)：狀況的改變、模式的改變、狀態(tài)的改變、失效、現(xiàn)場參數(shù) 的改變、現(xiàn)場操作特征的改變、超過閾值的現(xiàn)場參數(shù)的值、報警、警 報以及超過閾值的現(xiàn)場操作特征的值。
28.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中在單個集成組件中配置所 述功率開關(guān)元件、通信鏈路以及系統(tǒng)控制元件。
29.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)控制元件包括被 配置為接收用戶輸入的用戶接口。
30.如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中所述用戶輸入作為例子包 括從由下述組成的組中選擇的顯示設(shè)備：LED、LED段、LCD、真空 熒光顯示器以及點矩陣，和從由下述組成的組中選擇的輸入組件或裝 置：鍵盤、按鈕、生物測定裝置、觸摸屏以及條形碼。
31.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述限制元件包括從由下 述組成的組中選擇的限制特征：發(fā)熱限制、過程限制、用戶定義的限 制或預(yù)定的限制，其中的一項或多項可以與安全的或規(guī)定的要求或規(guī) 范相關(guān)聯(lián)。
32.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述傳感器是從由下述組 成的組中選擇的：溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器、應(yīng)力傳感 器、運動傳感器、位置傳感器、電壓傳感器、電流傳感器、霍爾效應(yīng) 傳感器、磁強(qiáng)度傳感器、氣體傳感器以及化學(xué)特性傳感器。
33.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述傳感器是用于感測所 述功率負(fù)載的溫度的溫度傳感器，其中所述控制限制是發(fā)熱限制。
34.如權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其中所述溫度傳感器是從由下 述組成的組中選擇的：熱電偶、電阻溫度檢測器(RTD)、二極管、 半導(dǎo)體傳感器、諧振溫度傳感器、紅外傳感器、熱敏電阻以及晶體管。
35.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述限制是從由下述組成 的組中選擇的：壓力、濕度以及流量。
36.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，還包括被配置為耦接到所述電 源的熔絲元件，用于向所述功率控制單元的一個或多個元件提供電保 護(hù)。
37.如權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其中所述熔絲元件包括快斷熔 絲和慢熔熔絲中的至少之一。
38.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述功率控制單元還包括 用于感測所述功率負(fù)載的操作特性的負(fù)載傳感器。
39.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述功率控制單元還包括 功率測量元件。
40.如權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，其中所述功率測量元件感測電 壓、電流以及相角中的至少之一。
41.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述功率開關(guān)元件包括從 由下述組成的組中選擇的開關(guān)設(shè)備：接觸器、繼電器、固態(tài)設(shè)備、閘 刀開關(guān)、水銀開關(guān)以及凸輪開關(guān)。
42.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括多個功率控 制單元，通過所述通信鏈路，每個功率控制單元與所述系統(tǒng)控制元件 進(jìn)行通信并且彼此進(jìn)行通信。
43.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，還包括用于在多個功率控制系 統(tǒng)之間進(jìn)行通信和與功率控制管理或管制系統(tǒng)進(jìn)行通信的通信接口。
44.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，還包括通信接口，所述通信接 口與從由下述組成的組中選擇的外部系統(tǒng)進(jìn)行通信：功率控制管理和 制造系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)、裝配系統(tǒng)、處理系統(tǒng)、操作控制系統(tǒng)、資產(chǎn)管 理系統(tǒng)、包括預(yù)測維護(hù)系統(tǒng)的維護(hù)系統(tǒng)以及監(jiān)控和數(shù)據(jù)獲取(SCADA) 系統(tǒng)。
45.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述通信鏈路包括用于與 外部通信系統(tǒng)進(jìn)行通信的外部通信接口。
46.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述外部通信接口可以與 現(xiàn)場總線兼容。
47.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述集成耦接機(jī)構(gòu)包括用 于提供所述功率控制單元的多個元件的物理和電耦接的機(jī)械壓緊組 件。
48.如權(quán)利要求47所述的系統(tǒng)，其中所述機(jī)械壓緊組件被配置 為向所述功率控制單元的多個元件提供連續(xù)的壓緊壓力。
49.如權(quán)利要求48所述的系統(tǒng)，其中所述機(jī)械壓緊組件包括帶 螺紋的設(shè)備和彈簧，所述帶螺紋的設(shè)備包括限制所述帶螺紋的設(shè)備在 接收設(shè)備中的插入的肩部。
50.如權(quán)利要求47所述的系統(tǒng)，其中所述集成耦接機(jī)構(gòu)包括具 有集成排熱口的外殼。
51.如權(quán)利要求47所述的系統(tǒng)，其中所述集成耦接機(jī)構(gòu)提供元 件間關(guān)聯(lián)和元件間對準(zhǔn)中的至少之一。
52.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述功率控制單元的一個 或多個元件包括用于存儲特征、診斷參數(shù)、簡檔以及配置中至少之一 的元件存儲器。
53.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述功率控制單元的一個 或多個元件包括用于確定特征、診斷、簡檔以及配置的處理系統(tǒng)。
54.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述功率控制單元的一個 或多個元件包括用于執(zhí)行從由下述組成的組中選擇的系統(tǒng)或單元操作 過程的處理系統(tǒng)：診斷、問題解決方法、故障檢測、故障隔離、根本 原因、設(shè)置、限制、閾值、校準(zhǔn)、失效預(yù)測、維護(hù)過程、確認(rèn)、檢驗、 可追溯性、自動配置、體系結(jié)構(gòu)對準(zhǔn)、指紋、標(biāo)識、理論建模、自管 理以及自調(diào)整規(guī)則。
55.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述功率開關(guān)模塊包括具 有“hockey?puck”構(gòu)造的固態(tài)繼電器模塊。
56.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括從由下述組 成的組中選擇的功能：熱保護(hù)、狀態(tài)指示以及過零檢測。
57.一種包括多個控制系統(tǒng)元件的功率控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng) 包括：
系統(tǒng)集成耦接機(jī)構(gòu)，用于將多個元件機(jī)械、電以及通信耦接到所 述功率控制系統(tǒng)中；
多個自識別元件；以及
多個自配置元件，所述自配置響應(yīng)于接收到的多個元件中的另一 個元件的自識別。
58.如權(quán)利要求57所述的系統(tǒng)，其中所述多個元件中的兩個或 多個元件包括用于存儲第一配置和第二配置的存儲器，所述第一配置 與第一元件相關(guān)聯(lián)，所述第二配置與第二元件相關(guān)聯(lián)。
59.如權(quán)利要求57所述的系統(tǒng)，其中第二元件響應(yīng)所述第二元 件在所述功率控制系統(tǒng)中的安裝，從第一元件接收第二元件配置。
60.如權(quán)利要求57所述的系統(tǒng)，其中所述第一元件還包括第三 配置，所述第三配置指示現(xiàn)有配置、預(yù)定配置以及默認(rèn)配置中的至少 之一。
61.一種具有多個元件的功率控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括：
第一控制元件，其具有多個第一元件形式；
第二控制元件，其具有多個第二元件形式；以及
系統(tǒng)集成耦接機(jī)構(gòu)，用于機(jī)械、電以及通信耦接第一元件和第二 元件，其中當(dāng)每個所述第一元件形式與所述系統(tǒng)集成耦接機(jī)構(gòu)耦接時， 可以與每個所述第二元件形式進(jìn)行操作。
62.如權(quán)利要求61所述的系統(tǒng)，其中所述第一元件和所述第二 元件中的每一個包括接近識別模塊。
63.如權(quán)利要求61所述的系統(tǒng)，其中所述第一元件生成自識別 消息，所述第二元件接收第一自識別消息。
64.如權(quán)利要求63所述的系統(tǒng)，其中所述第二元件包括配置管 理模塊，所述第二元件響應(yīng)所接收的第一自識別消息，啟動自配置模 式。
65.如權(quán)利要求63所述的系統(tǒng)，其中所述第二元件包括系統(tǒng)簡 檔，并且將所接收的第一自識別消息與系統(tǒng)簡檔進(jìn)行比較，所述第二 元件響應(yīng)所述比較啟動一項動作。
66.如權(quán)利要求61所述的系統(tǒng)，其中所述第一元件和所述第二 元件中的每一個包括處理模塊和存儲器。
67.如權(quán)利要求61所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)集成耦接機(jī)構(gòu)提 供第一元件和第二元件的機(jī)械對準(zhǔn)。
68.一種功率控制系統(tǒng)，包括：
接觸器功率開關(guān)，用于將功率選擇性地從電源提供給功率負(fù)載；
限制元件，包括用于作為閾值限制的函數(shù)提供限制開關(guān)功能的閾 值限制器，所述限制元件和所述接觸器功率開關(guān)被配置為所述功率控 制系統(tǒng)的集成開關(guān)和限制元件；
系統(tǒng)集成耦接機(jī)構(gòu)，用于將所述集成接觸器開關(guān)和限制元件機(jī) 械、電以及通信耦接到所述功率控制系統(tǒng)中；以及
控制元件，用于將控制信號提供給所述開關(guān)和限制元件，以控制 所述開關(guān)和限制元件的操作。
69.如權(quán)利要求68所述的系統(tǒng)，其中所述集成開關(guān)和限制元件 提供獨立于所述控制元件的限制動作。
70.一種在具有多個功率控制元件的功率控制系統(tǒng)中控制功率的 方法，所述方法包括：
在所述功率控制系統(tǒng)中生成每個元件的自識別；
將自識別的每個元件的標(biāo)識與預(yù)定的配置和簡檔中的至少一個 進(jìn)行比較；以及
響應(yīng)所述比較重新配置一個或多個元件的特征。
71.一種功率控制系統(tǒng)，包括：
基座，包括被配置為可釋放地容納控制單元的外殼和處于所述外 殼中用于容納功率開關(guān)的腔室，所述基座包括用于耦接到輸入功率源 的輸入功率端、用于耦接到功率接收負(fù)載的輸出功率端以及用于固定 地和電耦接到輸入和輸出功率端以及所容納的功率開關(guān)的控制端的耦 接固定裝置；以及
控制單元，被配置為控制所述功率開關(guān)以選擇性地將至少一部分 在輸入功率端接收的功率提供給輸出功率端，所述控制單元具有適于 被可釋放地耦接到基座外殼的外殼，在被耦接到基座的控制單元的作 用下，所述控制單元和所述基座中的每一個都被配置為將所述控制單 元電耦接到所容納的功率開關(guān)的控制端。
72.一種功率控制系統(tǒng)，包括：
基座，包括用于可釋放地容納控制單元并限定用于容納功率開關(guān) 的第一腔室的外殼、用于容納限制開關(guān)的第二腔室、輸入功率端、被 耦接的輸出功率端以從所容納的功率開關(guān)的輸出端接收轉(zhuǎn)換的功率、 用于耦接到所容納的功率開關(guān)的輸入和輸出控制端的控制耦接器，以 及多個電連接；
限制開關(guān)，位于所述第二腔室內(nèi)并通過一部分電連接與所述輸入 功率端、容納在第一腔室內(nèi)的所容納的功率開關(guān)的輸入端以及輸出功 率端串聯(lián)連接；
控制單元，用于將控制信號提供給所述限制開關(guān)并將控制信號提 供給所容納的功率開關(guān)，以將至少一部分在所述輸入功率端接收的功 率選擇性地提供給輸出功率端，所述控制單元具有適于被可釋放地耦 接到基座外殼的外殼，在被可釋放地耦接到基座的控制單元的作用下， 所述控制單元和所述基座中每一個都被配置為將所述控制單元電耦接 到所容納的功率開關(guān)的控制端，所述控制單元包括具有閾值限制功能 的限制元件，所述限制開關(guān)控制信號是閾值限制功能的函數(shù)。
73.一種用在集成功率控制系統(tǒng)中的控制組件，所述功率控制系 統(tǒng)具有包括外殼并在所述外殼中限定容納功率開關(guān)的腔室的基座，所 述控制組件包括：
控制模塊，被配置為生成控制信號，以控制所述功率開關(guān)選擇性 地將功率提供給負(fù)載；以及
控制箱，用于容納所述控制模塊并適于可釋放地耦接到所述基座 外殼上，所述控制箱被配置為電耦接到基座外殼上的控制耦接器，以 在將所述控制箱耦接到基座外殼后，向所述外殼的腔室中的功率開關(guān) 提供所生成的控制信號。
74.一種裝配功率控制單元的方法，所述方法包括：
將功率開關(guān)插入到由具有外殼的基座限定的腔室中；
將輸入功率端耦接到所述功率開關(guān)的輸入端；
將輸出功率端耦接到所述功率開關(guān)的輸出端；
將第一控制附加固定裝置耦接到所述功率開關(guān)的第一控制端；
將第二控制附加固定裝置耦接到所述功率開關(guān)的第二控制端；以 及
將具有控制箱的控制單元插入到所述基座外殼中，所述控制箱和 所述基座外殼被配置為將所插入的控制單元可釋放地耦接到基座上， 所述插入控制單元的步驟包括將所述控制單元壓緊耦接到所述第一控 制附加固定裝置和所述第二控制附加固定裝置，并實現(xiàn)所述控制單元 和所述功率開關(guān)的每個控制端之間的電連接。
75.一種功率控制系統(tǒng)，包括：
基座，包括被配置為可釋放地容納控制單元的外殼和處于所述外 殼中用于接收具有“hockey?puck”結(jié)構(gòu)的固態(tài)繼電器的腔室，所述基座 包括用于耦接到輸入功率源的輸入功率端、用于耦接到功率接收負(fù)載 的輸出功率端以及用于固定地和電耦接到輸入和輸出功率端以及所容 納的固態(tài)繼電器的控制端的耦接固定裝置；以及
控制單元，被配置為控制所述固態(tài)繼電器以選擇性地將至少一部 分在輸入功率端接收的功率提供給輸出功率端，所述控制單元具有適 于被可釋放地耦接到基座外殼的外殼，在被耦接到基座的控制單元的 作用下，所述控制單元和所述基座中的每一個都被配置為將所述控制 單元電耦接到所容納的固態(tài)繼電器的控制端。
76.如權(quán)利要求75所述的系統(tǒng)，其中第一耦接固定裝置將輸入 功率端電耦接到所容納的固態(tài)繼電器的輸入端，第二耦接固定裝置將 輸出功率端電耦接到所容納的固態(tài)繼電器的輸出功率端，其中輸入功 率耦接器、輸出功率耦接器和基座外殼被配置為將所述基座固定地耦 接到所容納的固態(tài)繼電器。
77.如權(quán)利要求76所述的系統(tǒng)，其中所述輸入功率耦接器包括 第一匯流條，以及所述輸出功率耦接器包括第二匯流條。
78.如權(quán)利要求77所述的系統(tǒng)，其中所述第一匯流條和所述第 二匯流條中的至少之一被配置為包括電流感測部分。
79.如權(quán)利要求76所述的系統(tǒng)，其中所述第一匯流條和所述第 二匯流條中的每一個被配置為將所述基座外殼機(jī)械耦接到所述固態(tài)繼 電器上。
80.如權(quán)利要求75所述的系統(tǒng)，其中用于固定地和電耦接到所 述固態(tài)繼電器控制端的耦接固定裝置包括彈簧觸點，所述彈簧觸點被 配置為當(dāng)可釋放地將所述控制器耦接到所述基座上時，壓緊接觸所述 控制單元的電接觸控制表面。
81.如權(quán)利要求80所述的系統(tǒng)，其中用于固定地和電耦接到所 述固態(tài)繼電器控制端和所述基座外殼的耦接固定裝置被配置為將所述 基座固定地耦接到所述固態(tài)繼電器。
82.如權(quán)利要求75所述的系統(tǒng)，其中所述控制箱包括頂端、底 端以及兩組相對的側(cè)面，每組相對的側(cè)面限定一組柔性閉鎖裝置，所 述柔性閉鎖裝置被配置為可釋放地耦接到兩個不同基座外殼的不同安 裝方向上。
83.如權(quán)利要求75所述的系統(tǒng)，其中所述基座外殼的頂端和所 述控制箱的下部限定互操作的鍵和鎖固定裝置，以將所述控制箱選擇 性地耦接到所述基座外殼上。
84.如權(quán)利要求75所述的系統(tǒng)，其中所述基座外殼的腔室被配 置為使所容納的固態(tài)繼電器的熱傳導(dǎo)表面延伸超過所述基座外殼的下 端，并與其上安裝所容納的固態(tài)繼電器的表面相接觸。
85.如權(quán)利要求75所述的系統(tǒng)，其中所述基座外殼被配置為容 納多個“hockey?puck”固態(tài)繼電器中之一，每個所述固態(tài)繼電器具有距 下部基準(zhǔn)點不同的端子高度，所述基準(zhǔn)點由所述固態(tài)繼電器的下部熱 傳導(dǎo)表面限定，所述基座腔室和外殼被配置為限定連接數(shù)據(jù)，以容納 將所述基座機(jī)械以及電耦接到多個“hockey?puck”固態(tài)繼電器中的每 一個，而不依賴于其端子高度，并且被配置為使多個“hockey?puck” 固態(tài)繼電器中每一個的每個下部熱傳導(dǎo)表面延伸超過所述基座外殼的 下端，以基本使所容納的固態(tài)繼電器的下部熱傳導(dǎo)表面與其上安裝所 容納的固態(tài)繼電器的表面相接觸。
86.如權(quán)利要求75所述的系統(tǒng)，其中所述控制單元包括控制模 塊，所述控制模塊具有從由下述組成的組中選擇的控制功能：比例- 積分-微分(PID)功能、自適應(yīng)PID功能、比例功能、比例/積分功能、 比例-積分-二次微分控制(PIDD)功能、前饋功能以及反饋功能。
87.如權(quán)利要求75所述的系統(tǒng)，其中所述控制箱包括適于容納 來自所述控制單元外殼的外部的連接器的連接器容納腔。
88.如權(quán)利要求87所述的系統(tǒng)，其中所述控制箱在所述容納腔 中限定用于容納來自包括在控制單元中的PCB板的管腳的孔。
89.如權(quán)利要求87所述的系統(tǒng)，其中所述控制箱適于容納用于 耦接到外部系統(tǒng)的多個連接器，并且其中形成所述基座外殼和所述控 制單元外殼的尺寸，以具有基本上不大于所述固態(tài)繼電器的覆蓋區(qū)的 覆蓋區(qū)，并且其中所述基座外殼和所述控制單元外殼適于基本關(guān)于所 容納的固態(tài)繼電器的覆蓋區(qū)定位。
90.如權(quán)利要求87所述的系統(tǒng)，其中所述控制單元包括處于所 述控制箱內(nèi)部中的一個或多個控制印刷電路板(PCB)，并且其中至 少一個控制PCB包括用于兩面不同地將所述至少一個控制PCB板與 容納在所述連接器容納腔中的插座相耦接的F端子插頭。
91.如權(quán)利要求75所述的系統(tǒng)，其中所述控制單元包括處于所 述控制箱中的用于感測提供給輸出功率端的電流的電流傳感器，所述 電流傳感器位于在所述控制單元內(nèi)，以感測被固態(tài)繼電器選擇性地提 供給輸出功率端的電流。
92.如權(quán)利要求91所述的系統(tǒng)，其中所述控制單元包括用于作 為感測的限制特征和感測的電流中至少之一的函數(shù)，控制接觸器的限 制模塊。
93.如權(quán)利要求91所述的系統(tǒng)，其中所述基座包括具有電流感 測部分的匯流條，并且其中所述控制箱、所述基座外殼以及所述匯流 條被配置為當(dāng)可釋放地將所述控制單元與所述基座耦接時，使所述傳 感器與所述匯流條的電流感測部分對準(zhǔn)。
94.如權(quán)利要求75所述的系統(tǒng)，其中所述固態(tài)繼電器是第一功 率開關(guān)，并且其中所述控制單元包括用于作為從限制傳感器接收的感 測的限制操作特征的函數(shù)，控制輸入功率到第二功率開關(guān)的傳輸?shù)南?制模塊，所述限制模塊具有用于連接到限制傳感器和接收感測的限制 操作特征的限制傳感器接口，以及用于向第二功率開關(guān)提供控制信號 的功率開關(guān)控制接口。
95.如權(quán)利要求75所述的系統(tǒng)，其中所述控制單元包括被配置 為向第二控制系統(tǒng)和遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)中至少之一提供通信的通信接口。
96.如權(quán)利要求95所述的系統(tǒng)，其中所述通信接口適于與從由 下述組成的組中選擇的通信總線兼容：WatBusTM、Dallas半導(dǎo)體單線 路協(xié)議、Seriplex、傳感器總線、DeviceNetTM總線、FMS、Lon?Works、 控制局域網(wǎng)(CAN)、Interbus?S、SDLC、AS-接口(AS-i)、局域 互連網(wǎng)總線(LIN-bus)、IEEE-1118總線、Profibus、包括以太網(wǎng) TCP/IP的企業(yè)通信總線、互聯(lián)網(wǎng)、令牌環(huán)LAN、以太網(wǎng)LAN、FDDI 網(wǎng)絡(luò)、專用數(shù)據(jù)網(wǎng)、ISDN以及VPN。
97.如權(quán)利要求75所述的系統(tǒng)，其中所述控制單元包括用于存 儲下述至少之一的存儲器：特征、診斷參數(shù)、簡檔以及配置。
98.如權(quán)利要求75所述的系統(tǒng)，其中所述控制單元包括用于確 定所述功率控制系統(tǒng)的特征、診斷、簡檔以及配置的處理系統(tǒng)。
99.如權(quán)利要求75所述的系統(tǒng)，還包括與所述固態(tài)繼電器的輸 入端或輸出端中的至少之一串聯(lián)耦接的限制開關(guān)，所述基座外殼還限 定被配置為容納和固定地保持所述限制開關(guān)的接觸器腔。
100.如權(quán)利要求99所述的系統(tǒng)，其中所述控制單元外殼被配置 為可釋放地耦接到限定接觸器腔的基座外殼和未限定接觸器腔的基座 外殼。
101.如權(quán)利要求99所述的系統(tǒng)，還包括用于在所述固態(tài)繼電器 的輸入端之前，分流在所述接觸器的輸出端選擇性地提供的功率的至 少一部分的中間功率抽頭。
102.如權(quán)利要求101所述的系統(tǒng)，其中所述基座外殼包括接觸 器蓋，所述蓋具有用于實現(xiàn)到中間功率抽頭的連接而不需要移去接觸 器蓋的中間抽頭端口，所述基座還包括通過中間抽頭端口電耦接到所 述中間功率抽頭的第二功率開關(guān)設(shè)備。
103.如權(quán)利要求99所述的系統(tǒng)，其中所述基座外殼包括被定位 的接觸器控制接口，當(dāng)將所述控制單元耦接到所述基座外殼時，所述 接觸器控制接口受擠壓接觸，所述接觸器控制接口電耦接到所述接觸 器的控制引線，所述接觸器控制接口被配置為將所述控制單元電耦接 到所述接觸器的控制引線。
104.如權(quán)利要求99所述的系統(tǒng)，其中所述控制單元包括用于感 測固態(tài)繼電器的輸出端提供的電流的電流傳感器，以及用于作為感測 的限制特征和感測的電流的函數(shù)，控制所述接觸器的限制模塊。
105.如權(quán)利要求99所述的系統(tǒng)，其中所述基座外殼包括在下端 上形成的樞轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，所述樞轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)定位在下端與固態(tài)繼電器腔相對的 部分上，所述樞轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)從下端向下延伸，以當(dāng)將基座外殼耦接到安裝 表面上時使基座樞轉(zhuǎn)。
106.如權(quán)利要求75所述的系統(tǒng)，還包括為固態(tài)繼電器和基座外 殼的連接配置的散熱片。
107.如權(quán)利要求106所述的系統(tǒng)，其中形成所述散熱片的尺寸， 以具有基本上不大于所述基座外殼的覆蓋區(qū)的覆蓋區(qū)。
108.如權(quán)利要求75所述的系統(tǒng)，其中形成所述基座外殼的尺寸， 以具有基本上不大于所述腔室中容納的固態(tài)繼電器的覆蓋區(qū)的覆蓋 區(qū)。
109.如權(quán)利要求75所述的系統(tǒng)，其中所述控制單元包括功率測 量元件，還包括被配置為測量與在輸出功率端處提供的電流相關(guān)的電 壓的功率測量傳感器。
110.如權(quán)利要求75所述的系統(tǒng)，還包括被配置為接收在輸入功 率端接收的功率的熔絲，所述基座外殼被配置為固定地耦接至少一部 分所述熔絲。
111.如權(quán)利要求75所述的系統(tǒng)，其中所述基座和所述控制單元 被配置為對將單相電源、兩相電源以及三相電源中的至少之一提供給 功率負(fù)載進(jìn)行選擇性地控制。
112.一種功率控制系統(tǒng)，包括：
基座，包括用于可釋放地容納控制單元并限定用于容納功率開關(guān) 的第一腔室的外殼、用于容納限制開關(guān)的第二腔室、輸入功率端、被 耦接的輸出功率端以從所容納的功率開關(guān)的輸出端接收轉(zhuǎn)換的功率、 用于耦接到所容納的功率開關(guān)的輸入和輸出控制端的控制連接器，以 及多個電連接；
限制開關(guān)，位于所述第二腔室內(nèi)并通過一部分電連接與所述輸入 功率端、容納在第一腔室內(nèi)的功率開關(guān)的輸入端以及輸出功率端串聯(lián) 連接；
控制單元，用于將控制信號提供給限制開關(guān)并將控制信號提供給 所容納的功率開關(guān)，以將至少一部分在輸入功率端接收的功率選擇性 地提供給輸出功率端，所述控制單元具有適于被可釋放地耦接到基座 外殼的外殼，在被可釋放地耦接到基座外殼的控制單元的作用下，所 述控制單元和基座被配置為將所述控制單元電耦接到所容納的功率開 關(guān)的控制端，所述控制單元包括具有閾值限制功能的限制元件，其中 限制開關(guān)控制信號是閾值限制功能的函數(shù)。
113.如權(quán)利要求112所述的系統(tǒng)，其中所述功率開關(guān)是具有 “hockey?puck”結(jié)構(gòu)的固態(tài)繼電器。
114.如權(quán)利要求112所述的系統(tǒng)，其中所述基座被配置為將控 制單元、功率開關(guān)、限制開關(guān)以及限制元件機(jī)械和電耦接為集成功率 控制系統(tǒng)。
115.如權(quán)利要求112所述的系統(tǒng)，還包括位于第一腔室中并耦 接到基座外殼的功率開關(guān)。
116.如權(quán)利要求112所述的系統(tǒng)，還包括耦接到基座外殼的底 端的散熱片，其中形成散熱片和基座外殼的尺寸以具有基本相似的覆 蓋區(qū)。
117.如權(quán)利要求112所述的系統(tǒng)，還包括具有“hockey?puck”結(jié) 構(gòu)的固態(tài)繼電器，所述固態(tài)繼電器位于第一腔室內(nèi)并被耦接到基座外 殼和散熱片。
118.如權(quán)利要求112所述的系統(tǒng)，還包括用于在功率開關(guān)的輸 入端之前，分流在限制開關(guān)的輸出端選擇性地提供的功率的至少一部 分的中間功率抽頭。
119.如權(quán)利要求112所述的系統(tǒng)，其中所述基座外殼包括被定 位的限制開關(guān)控制接口，當(dāng)將控制單元耦接到基座外殼時，所述限制 開關(guān)控制接口受擠壓接觸，所述限制開關(guān)控制接口電耦接到限制開關(guān) 的控制引線。
120.如權(quán)利要求112所述的系統(tǒng)，其中控制單元包括用于感測 提供給輸出功率端的電流的電流傳感器，以及用于作為感測的限制特 征和感測的電流的函數(shù)，控制限制開關(guān)的限制模塊。
121.如權(quán)利要求112所述的系統(tǒng)，其中控制單元包括功率測量 元件，還包括被配置為測量與在輸出功率端處提供的電流相關(guān)的電壓 的功率測量傳感器。
122.如權(quán)利要求112所述的系統(tǒng)，還包括被配置為接收在輸入 功率端接收的功率的熔絲，所述基座外殼被配置為固定地耦接至少一 部分所述熔絲。
123.如權(quán)利要求112所述的系統(tǒng)，其中基座和控制單元被配置 為對將單相電源、兩相電源以及三相電源中的至少之一提供給功率負(fù) 載進(jìn)行選擇性地控制。
124.一種用在集成功率控制系統(tǒng)中的控制組件，所述功率控制 系統(tǒng)具有包括外殼并在所述外殼中用于限定容納功率開關(guān)的腔室的基 座，所述控制組件包括：
控制模塊，被配置為生成控制信號，以控制功率開關(guān)選擇性地將 功率提供給功率負(fù)載；以及
控制箱，用于容納所述控制模塊并適于可釋放地耦接到所述基座 外殼上，所述控制箱被配置為電耦接到所述基座外殼上的控制耦接器， 以在將所述控制箱耦接到所述基座外殼后，向所述外殼的腔室中的功 率開關(guān)提供生成的控制信號。
125.如權(quán)利要求124所述的組件，其中功率開關(guān)是具有“hockey puck”結(jié)構(gòu)的固態(tài)繼電器，并且其中所述基座外殼限定容納固態(tài)繼電 器的腔室。
126.如權(quán)利要求124所述的組件，其中控制箱適于插入到具有 第一基座外殼的第一基座和具有第二基座外殼的第二基座中，所述第 一基座外殼具有用于容納作為僅有的功率開關(guān)裝置的具有“hockey puck”結(jié)構(gòu)的固態(tài)繼電器的腔室，所述第二基座外殼具有用于容納具 有“hockey?puck”結(jié)構(gòu)的固態(tài)繼電器的第一腔室和用于容納與所述固 態(tài)繼電器串聯(lián)連接的限制開關(guān)的第二腔室。
127.如權(quán)利要求126所述的組件，其中控制箱包括頂端、底端 以及兩組相對的側(cè)面，每組相對的側(cè)面限定一組柔性閉鎖裝置，所述 柔性閉鎖裝置被配置為可釋放地耦接到用于第一基座外殼和第二基座 外殼的不同安裝方向上。
128.如權(quán)利要求124所述的組件，其中所述控制組件包括具有 從由以下組成的組中選擇的控制功能的控制模塊：比例-積分-微分 (PID)功能、自適應(yīng)PID功能、比例功能、比例/積分功能、比例- 積分-二次微分(PIDD)功能、前饋功能以及反饋功能。
129.如權(quán)利要求124所述的組件，其中控制箱限定適于容納來 自控制箱的外部的連接器的連接器容納腔。
130.如權(quán)利要求129所述的組件，其中控制箱在連接器容納腔 中限定用于容納來自包括在控制箱中的PCB板的管腳的孔。
131.如權(quán)利要求130所述的組件，還包括處于所述外殼的內(nèi)部 中的一個或多個控制印刷電路板(PCB)，其中至少一個控制PCB包 括用于兩面不同地將至少一個控制PCB板與通過所述控制組件的連 接器容納腔中限定的孔所容納的插座耦接的F端子插頭。
132.如權(quán)利要求131所述的組件，其中所述F端子插頭的每個 所述管腳分別耦接到印刷電路板上。
133.如權(quán)利要求131所述的組件，還包括適于覆蓋控制箱的一 部分和限定所述連接器容納腔的控制箱蓋，所述蓋具有與所述連接器 容納腔相關(guān)的連接器保持器，所述連接器保持器被配置為在插入所述 插座后，將其固定在所述連接器容納腔中。
134.如權(quán)利要求124所述的組件，其中連接器容納腔具有鍵固 定裝置，以選擇性地容納相應(yīng)配置的插座，以在所述連接器容納腔中 提供預(yù)定方向的插座。
135.如權(quán)利要求124所述的組件，其中所述控制組件包括位于 所述控制箱中的電流傳感器，所述電流傳感器用于感測與選擇性地提 供給所述輸出功率端的功率相關(guān)的電流，所述電流傳感器被位于所述 控制箱中，以當(dāng)可釋放地將所述控制箱與所述基座外殼耦接時，使所 述傳感器與所述基座外殼的電流感測部分對準(zhǔn)。
136.如權(quán)利要求124所述的組件，其中所述功率開關(guān)是第一功 率開關(guān)，還包括用于作為從限制傳感器接收的感測的限制操作特征的 函數(shù)，控制第二功率開關(guān)的限制模塊，所述限制模塊具有用于連接到 所述限制傳感器和接收所感測的限制操作特征的限制傳感器接口，以 及用于將控制信號提供給所述第二功率開關(guān)的功率開關(guān)控制接口。
137.如權(quán)利要求124所述的組件，還包括被配置為提供與第二 控制組件和遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)中至少之一通信的通信接口。
138.如權(quán)利要求137所述的組件，其中所述通信接口適用于從 由下述組成的組中選擇的通信設(shè)備：硬連線、光和無線通信鏈路。
139.如權(quán)利要求137所述的組件，其中所述通信接口適于與從 由下述組成的組中選擇的通信設(shè)備兼容：WatBusTM、Dallas半導(dǎo)體單 線路協(xié)議、Seriplex、傳感器總線、DeviceNetTM總線、FMS、Lon?Works、 控制局域網(wǎng)(CAN)、Interbus?S、SDLC、AS-接口(AS-i)、局域 互連網(wǎng)總線(LIN-bus)、IEEE-1118總線、Profibus、包括以太網(wǎng) TCP/IP的企業(yè)通信總線、互聯(lián)網(wǎng)、令牌環(huán)LAN、以太網(wǎng)LAN、FDDI 網(wǎng)絡(luò)、專用數(shù)據(jù)網(wǎng)、ISDN以及VPN。
140.如權(quán)利要求124所述的組件，其中所述控制模塊包括用于 存儲下述至少之一的存儲器：特征、診斷參數(shù)、簡檔以及配置。
141.如權(quán)利要求140所述的組件，其中所述存儲器是從包括下 述的組中選擇的：EPROM、EEPROM、RFID標(biāo)簽、閃存、網(wǎng)絡(luò)上 的虛擬存儲位置、存儲器設(shè)備、計算機(jī)可讀介質(zhì)、計算機(jī)盤以及可傳 輸信息的存儲設(shè)備。
142.如權(quán)利要求124所述的組件，其中所述控制模塊包括用于 確定所述功率控制系統(tǒng)的特征、診斷、簡檔以及配置的處理系統(tǒng)。
143.如權(quán)利要求124所述的組件，其中所述控制模塊包括用于 執(zhí)行從由下述組成的組中選擇的組件操作過程的處理系統(tǒng)：診斷、問 題解決方法、故障檢測、故障隔離、根本原因、設(shè)置、限制、閾值、 校準(zhǔn)、失效預(yù)測、維護(hù)過程、確認(rèn)、檢驗、可追溯性、自動配置、體 系結(jié)構(gòu)對準(zhǔn)、指紋、標(biāo)識、理論建模、自管理以及自調(diào)整規(guī)則。
144.一種裝配功率控制單元的方法，所述方法包括：
將具有“hockey?puck”結(jié)構(gòu)的固態(tài)繼電器插入到由具有外殼的基 座限定的腔室中；
將輸入功率端耦接到所述固態(tài)繼電器的輸入端；
將輸出功率端耦接到所述固態(tài)繼電器的輸出端；
將第一控制附加固定裝置耦接到所述固態(tài)繼電器的第一控制端；
將第二控制附加固定裝置耦接到所述固態(tài)繼電器的第二控制端； 以及
將具有控制箱的控制單元插入到所述基座外殼中，所述控制箱和 所述基座外殼被配置為將所插入的控制單元可釋放地耦接到所述基座 上，所述插入控制單元的步驟包括將所述控制單元壓緊耦接到所述第 一控制附加固定裝置和所述第二控制附加固定裝置，并實現(xiàn)所述控制 單元和所述固態(tài)繼電器的每個控制端之間的電連接。
145.如權(quán)利要求144所述的方法，還包括將所述固態(tài)繼電器附 加到安裝表面上。
146.如權(quán)利要求144所述的方法，還包括將至少一個第一連接 器罩可釋放地耦接到所述基座外殼上以基本覆蓋所述輸入功率端以及 將第二連接器罩可釋放地耦接到所述基座外殼上以基本覆蓋所述輸出 功率端。
147.如權(quán)利要求144所述的方法，還包括將匯流條附加到所述 固態(tài)繼電器上，所述附加匯流條的步驟包括將所述基座外殼固定地耦 接到具有匯流條的固態(tài)繼電器上。
148.如權(quán)利要求147所述的方法，其中所述匯流條包括電流感 測部分，以及所述控制單元包括位于所述控制箱內(nèi)的電流傳感器，其 中將所述控制單元插入到所述基座外殼中的步驟包括關(guān)于所述匯流條 的電流感測部分定位所述電流傳感器。
149.如權(quán)利要求144所述的方法，還包括在所述控制箱中安裝 兩面不同的PCB板，其中安裝PCB板的步驟包括將連接到PCB板的 多個F-連接器管腳插入通過所述控制箱的蓋限定的孔中，并插入到所 述蓋的孔外部的插座中。
150.如權(quán)利要求144所述的方法，還包括將連接器插入到所述 控制箱限定的連接器容納腔中，所述插入連接器的步驟包括將所述連 接器可釋放地耦接到所述控制箱上，并將連接器保持固定裝置耦接到 所述連接器上。
151.如權(quán)利要求144所述的方法，還包括：
將限制開關(guān)插入到所述基座外殼的接觸器腔室中；以及
將限制開關(guān)與輸入功率端、所述固態(tài)繼電器的輸入端以及輸出功 率端串聯(lián)電連接。
152.如權(quán)利要求151所述的方法，還包括將接觸器控制連接器 插入到所述基座外殼中，并對其進(jìn)行定位以壓緊接觸所述控制單元的 接觸器控制元件，其中將控制單元插入到所述基座的步驟包括實現(xiàn)所 述控制單元和所述接觸器的控制部分之間的電連接。
153.如權(quán)利要求144所述的方法，還包括將熔絲與輸入功率端 和輸出功率端串聯(lián)連接，所述基座外殼被配置為固定地保持至少一部 分所述熔絲。
154.如權(quán)利要求144所述的方法，還包括將功率測量模塊插入 到所述控制單元中，并且將功率測量傳感器連接到所述控制單元。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明一般涉及一種控制系統(tǒng)，尤其涉及一種用于控制施加到功 率接收負(fù)載的功率的控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)
圖1表示由各種分立元件組成的典型的示例性功率控制裝置。這 些分立元件包括具有相關(guān)的控制傳感器104的控制系統(tǒng)102、用于從 電源108接收功率的輸入裝置106、用于從電源108接收功率的接觸 器110、具有相關(guān)聯(lián)的限制傳感器114的限制器112、熔絲116、功率 開關(guān)118(被表示為固態(tài)繼電器)以及功率負(fù)載120(被表示為加熱元 件)。如所表示的，組合和硬線連接每個不同的分立元件，以滿足特 定用戶構(gòu)成功率控制系統(tǒng)100的處理控制應(yīng)用的需要。參照圖1所示， 對于這種典型的熱回路功率控制應(yīng)用，用于單個功率環(huán)的分立元件的 組合需要7個分立元件102、104、110、112、114、116以及118，16 條線路122A-H?以及24個導(dǎo)線接頭，兩個導(dǎo)線接頭用于16條導(dǎo)線 122A-H中的一個并被標(biāo)記為，例如124A和124B，其用于兩條導(dǎo)線 122A。然而，也可以包括其它的分立元件，例如定時器、壓力感測元 件、功率監(jiān)測器等等(這些都沒有表示在圖1中)。添加這些元件中 的每一個通常都需要2條導(dǎo)線122和可能4個接頭124，以終止每條 導(dǎo)線的兩端，并且還需要重新連接前面的導(dǎo)線以重新配置各個元件之 間的連線。
圖2表示用于控制用于熱環(huán)路應(yīng)用的功率的典型的功率控制裝置 200的另一個例子。如所表示的，控制裝置102可以包括用戶接口202 和控制器204，并且具有耦接到6條導(dǎo)線122上的6個接頭124。限制 接觸器(limit?contactor)110可以位于連接到電源108(在圖2中未 示出)的電源總線206之間并被導(dǎo)線連接到如快速熔絲(fast?blow fuse)的半導(dǎo)體熔絲116上。熔絲116提供到功率開關(guān)118的熔絲接 頭(fusible?connection)，其中功率開關(guān)118可以是任何類型的功率 開關(guān)，但是一般為基于半導(dǎo)體的開關(guān)，例如固態(tài)繼電器(SSR)、TRIAC， 或可控硅整流器(SCR)。功率開關(guān)118為例如加熱器的功率負(fù)載120 提供功率，其中加熱器用于在用戶的應(yīng)用中進(jìn)行加熱。在用戶應(yīng)用中， 過程或應(yīng)用傳感器104感測加熱器120的溫度，并將反饋提供給控制 器204以反饋控制如加熱器的功率負(fù)載120的供電。此外，如上所述， 限制接觸器110從包括限制傳感器114的限制元件112接收輸入。限 制傳感器114也位于加熱器120的附近。由限制接觸器110、限制元 件112以及限制傳感器114組成的限制系統(tǒng)監(jiān)視加熱器120的操作， 以保護(hù)加熱器120的加熱元件不會被破壞、發(fā)生故障或受到損壞。限 制元件112通過一組設(shè)備熔絲208從功率總線206接收功率。限制元 件112確定限制傳感器114何時檢測到加熱器狀態(tài)，并通過分離的導(dǎo) 線向限制接觸器110發(fā)送信號，以啟動限制接觸器110中的限制動作， 從而防止將功率傳遞到功率開關(guān)118并因此傳遞到加熱器120。還如 圖2所示，功率控制系統(tǒng)200中的每個分立元件需要分離導(dǎo)線122和 許多接頭124。此外，這種導(dǎo)線122和分立元件的安裝通常使安裝人 員感到迷惑，也就通常會導(dǎo)致配線錯誤。在安裝過程中一般出現(xiàn)的錯 誤包括引線到端子的錯誤終止，這就導(dǎo)致電路短路或斷開，較差地將 端子擠壓到引線上，這就導(dǎo)致端子處可能的高溫，與其它元件之間的 電磁干擾，或電磁輻射。
參照圖3所示，其它一般的分立元件還包括電流互感器302或傳 感器或用于測量功率控制的用戶應(yīng)用的一個或多個特征的其它測量設(shè) 備。參照圖3A和3B所示，可以將一個或多個電流互感器302定位在 從功率開關(guān)118到加熱器功率負(fù)載120的電源線304上，以感測施加 到加熱元件上的電流。每個電流互感器302測量被配置到電流互感器 控制器(未示出)的電源線304中的電流306，其中電流互感器控制 器是需要安裝的另一個分立元件，其需要導(dǎo)線和接頭以安裝到用戶應(yīng) 用系統(tǒng)中。在一些應(yīng)用中，這種導(dǎo)線要求切斷電源線304以引入電流 互感器302，這就會導(dǎo)致其它配線錯誤的可能。
類似地，圖4表示另一種分立元件控制系統(tǒng)400，該系統(tǒng)具有作 為繼電器的控制開關(guān)118，其被電氣地放置在電源負(fù)載120和接觸器 110之間。控制繼電器118通過獨立配線的控制引線404從控制器102 接收控制信號402。控制繼電器118響應(yīng)來自控制器102的控制信號 402進(jìn)行操作，以將功率提供給接觸器110，并從而提供給功率負(fù)載 120。而且，對于其它的用戶應(yīng)用來說，一般需要附加的分立元件和專 用的配線。
通常，一般的功率控制安裝需要專門選擇分立元件、定制安裝和 用于每個元件和特性的配線以及很多接頭。此外，任何改變、添加、 修改以及替換都需要斷開和重新連接各種引線，這就再次增加了配線 錯誤的可能。
同樣地，現(xiàn)有的功率控制系統(tǒng)的實現(xiàn)和安裝通常比較復(fù)雜并且安 裝費用較高。這種復(fù)雜度和費用限制了功率控制系統(tǒng)的應(yīng)用或者限制 了在特定用戶應(yīng)用中的功能。例如，由于需要增加復(fù)雜度和/或安裝費 用，因此當(dāng)規(guī)定不需要時，在許多應(yīng)用中不包括用于過電壓的限制控 制或功率監(jiān)測元件。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個實施例是具有功率控制單元的功率控制系統(tǒng)，所述 系統(tǒng)包括多個功率控制單元。所述系統(tǒng)包括單元集成耦接機(jī)構(gòu)，用于 將多個元件機(jī)械和電耦接到功率控制單元中。所述系統(tǒng)還包括被配置 為利用所述耦接機(jī)構(gòu)在多個功率控制系統(tǒng)各元件中提供通信的通信鏈 路。所述系統(tǒng)還包括適于通過所述單元集成耦接機(jī)構(gòu)耦接的功率開關(guān) 元件。所述功率開關(guān)元件將電能選擇性地提供給功率負(fù)載。所述功率 開關(guān)包括用于從電源接收功率的電源接口、用于將接收到的輸入功率 的至少一部分提供給所述功率負(fù)載的功率負(fù)載接口。所述系統(tǒng)還包括 被配置為通過所述通信鏈路進(jìn)行通信的功率開關(guān)通信接口。所述功率 開關(guān)元件適用于進(jìn)行機(jī)械、電以及通信耦接的耦接機(jī)構(gòu)。所述系統(tǒng)還 包括用于控制所述功率開關(guān)元件的功率控制元件。所述功率控制元件 具有用于通過所述通信鏈路與所述功率開關(guān)元件進(jìn)行通信的控制器通 信接口。
本發(fā)明的另一個實施例包括具有多個元件的功率控制系統(tǒng)，所述 系統(tǒng)包括用于提供控制信號的系統(tǒng)控制元件。所述系統(tǒng)還包括被配置 為在所述多個功率控制系統(tǒng)元件中的兩個元件之間提供通信的通信鏈 路。所述系統(tǒng)還包括具有多個功率控制元件的功率控制單元，和用于 機(jī)械和電耦接所述功率控制單元的元件的單元集成耦接機(jī)構(gòu)。所述功 率控制單元包括用于從電源接收功率的電源接口以及用于將所接收的 輸入功率的至少一部分提供給功率負(fù)載的功率負(fù)載接口。功率開關(guān)元 件響應(yīng)所述控制信號，將電能選擇性地提供給負(fù)載并適用于所述耦接 機(jī)構(gòu)。所述功率開關(guān)元件包括被配置為與所述通信鏈路進(jìn)行通信的功 率開關(guān)通信接口以及用于控制所述輸入功率到所述功率開關(guān)元件的傳 輸?shù)南拗圃?。所述限制元件包括用于感測限制操作特征的限制傳感 器。輸入功率到所述功率開關(guān)元件的傳輸是響應(yīng)所感測的限制操作特 征的。
在又一個實施例中，本發(fā)明包括一種功率控制系統(tǒng)，所述功率控 制系統(tǒng)包括系統(tǒng)集成耦接機(jī)構(gòu)，用于將多個元件機(jī)械、電以及通信耦 接到所述功率控制系統(tǒng)中。所述系統(tǒng)還包括多個自識別元件以及多個 自配置元件。每個元件的自配置是響應(yīng)接收到的多個元件中的另一個 元件的自識別信息進(jìn)行的。
在又一個實施例中，本發(fā)明包括一種功率控制系統(tǒng)，所述功率控 制系統(tǒng)包括具有多個第一元件形式的第一控制元件和具有多個第二元 件形式的第二控制元件。所述系統(tǒng)還包括系統(tǒng)集成耦接機(jī)構(gòu)，用于機(jī) 械、電以及通信耦接所述第一元件和所述第二元件，其中當(dāng)每個所述 第一元件形式的元件與所述系統(tǒng)集成耦接機(jī)構(gòu)耦接時，可以與每個所 述第二元件形式的元件進(jìn)行操作。
本發(fā)明的另一個實施例包括一種功率控制系統(tǒng)，所述功率控制系 統(tǒng)包括接觸器功率開關(guān)，用于將功率選擇性地從電源提供給功率負(fù)載。 所述系統(tǒng)還包括具有用于提供限制開關(guān)功能的閾值限制的限制元件， 所述限制開關(guān)功能是所述閾值限制的功能。所述限制元件和所述接觸 器功率開關(guān)被配置為所述功率控制系統(tǒng)的集成開關(guān)和限制元件。所述 系統(tǒng)還包括系統(tǒng)集成耦接機(jī)構(gòu)，用于將所述集成接觸器開關(guān)和限制元 件機(jī)械、電以及通信耦接到所述功率控制系統(tǒng)中。所述系統(tǒng)還包括控 制元件，用于將控制信號提供給所述開關(guān)和限制元件，以控制所述開 關(guān)和限制元件的操作。
在又一個實施例中，本發(fā)明是一種在具有多個功率控制元件的功 率控制系統(tǒng)中控制功率的方法。所述方法包括在功率控制系統(tǒng)中生成 每個元件的自識別消息。所述方法還包括將自識別的每個元件的標(biāo)識 與至少一個預(yù)定的配置和簡檔進(jìn)行比較以及響應(yīng)所述比較重新配置一 個或多個元件的特征。
在本發(fā)明的又一個方面，一種功率控制系統(tǒng)包括基座，所述基座 具有被配置為可釋放地容納控制單元的外殼和處于所述外殼中用于容 納功率開關(guān)的腔室。所述基座包括用于耦接到輸入功率源的輸入功率 端，用于耦接到功率接收負(fù)載的輸出功率端，以及用于固定地和電耦 接到輸入和輸出功率端和所容納的功率開關(guān)的控制端的耦接固定裝 置?？刂茊卧慌渲脼榭刂乒β书_關(guān)以選擇性地將至少一部分在所述 輸入功率端接收的功率提供給所述輸出功率端。所述控制單元具有適 于被可釋放地耦接到基座外殼的外殼，在被耦接到基座的控制單元的 作用下，控制單元和基座中的每一個都被配置為將控制單元電耦接到 所容納的功率開關(guān)的控制端。
在本發(fā)明的另一個方面，一種功率控制系統(tǒng)包括基座，所述基座 具有用于可釋放地容納控制單元并限定用于容納功率開關(guān)的第一腔室 的外殼、用于容納限制開關(guān)的第二腔室、輸入功率端，被耦接的輸出 功率端以從所容納的功率開關(guān)的輸出端接收轉(zhuǎn)換的功率、用于耦接到 所容納的功率開關(guān)的輸入和輸出控制端的控制耦接器以及多個電連 接。限制開關(guān)位于第二腔室內(nèi)并通過一部分電連接與輸入功率端、容 納在第一腔室內(nèi)的所容納的功率開關(guān)的輸入端以及輸出功率端串聯(lián)連 接。控制單元被配置為生成到所述限制開關(guān)的接觸器控制信號和到所 述功率開關(guān)的開關(guān)控制信號，以將至少一部分在所述輸入功率端接收 的功率選擇性地提供給輸出功率端。所述控制單元具有適于被可釋放 地耦接到基座的外殼，在被可釋放地耦接到所述基座的所述控制單元 的作用下，控制單元和基座被配置為將所述控制單元電耦接到所容納 的功率開關(guān)的控制端。所述控制單元包括具有閾值限制功能的限制元 件，其中所述接觸器控制信號是所述閾值限制功能的函數(shù)。
在本發(fā)明的另一個方面，一種用在集成功率控制系統(tǒng)中的控制組 件，所述功率控制系統(tǒng)具有包括外殼并在所述外殼中限定容納功率開 關(guān)的腔室的基座。所述控制組件包括被配置為生成控制信號的控制模 塊，以控制所述功率開關(guān)選擇性地將功率提供給負(fù)載?？刂葡淙菁{所 述控制模塊并適于可釋放地耦接到所述基座外殼上，并且所述控制箱 被配置為電耦接到所述基座外殼上的控制耦接器，以在將所述控制箱 耦接到所述基座外殼后，向外殼的腔室中的功率開關(guān)提供所生成的控 制信號。
在本發(fā)明的另一個方面，一種裝配功率控制單元的方法包括將功 率開關(guān)插入到由具有外殼的基座限定的腔室中，將輸入功率端耦接到 所述功率開關(guān)的輸入端，將輸出功率端耦接到所述功率開關(guān)的輸出端， 將第一控制附加固定裝置耦接到功率開關(guān)的第一控制端，將第二控制 附加固定裝置耦接到功率開關(guān)的第二控制端。所述方法還包括將具有 控制箱的控制單元插入到基座外殼中，控制箱和基座外殼中的每一個 被配置為將所插入的控制單元可釋放地耦接到基座上。所述方法提出 所述插入控制單元的步驟包括將所述控制單元壓緊連接到第一控制附 加固定裝置和第二控制附加固定裝置，并實現(xiàn)控制單元和功率開關(guān)的 每個控制端之間的電連接。
在本發(fā)明的一個方面，一種功率控制系統(tǒng)包括基座，所述基座具 有被配置為可釋放地容納控制單元的外殼和處于所述外殼中用于容納 具有“hockey?puck”結(jié)構(gòu)的固態(tài)繼電器的腔室。所述基座包括用于耦接 到輸入功率源的輸入功率端，用于耦接到功率接收負(fù)載的輸出功率端 以及用于固定地和電耦接到輸入和輸出功率端和所容納的固態(tài)繼電器 的控制端的耦接固定裝置?？刂茊卧慌渲脼榭刂扑龉虘B(tài)繼電器以 選擇性地將至少一部分在輸入功率端接收的功率提供給輸出功率端。 所述控制單元具有適于被可釋放地耦接到基座外殼的外殼。根據(jù)被連 接到基座的控制單元，控制單元和基座中的每一個都被配置為將所述 控制單元電耦接到所容納的固態(tài)繼電器的控制端。
在本發(fā)明的另一個方面，一種功率控制系統(tǒng)包括基座，所述基座 具有用于可釋放地容納控制單元的外殼。所述基座限定用于容納功率 開關(guān)的第一腔室、用于容納限制開關(guān)、輸入功率端的第二腔室。所述 基座包括被耦接的輸出功率端，以從功率開關(guān)的輸出端接收轉(zhuǎn)換的功 率。所述基座還具有用于耦接到所容納的功率開關(guān)的輸入和輸出控制 端和多個電連接的控制耦接器。限制開關(guān)位于第二腔室內(nèi)并通過一部 分電連接與輸入功率端、容納在第一腔室內(nèi)的功率開關(guān)的輸入端以及 輸出功率端串聯(lián)連接?？刂茊卧慌渲脼閷⒖刂菩盘柼峁┙o限制開關(guān) 并將控制信號提供給所容納的功率開關(guān)，以將至少一部分在輸入功率 端接收的功率選擇性地提供給輸出功率端。所述控制單元具有適于被 可釋放地耦接到基座外殼的外殼。在被可釋放地耦接到基座的控制單 元的作用下，控制單元和基座被配置為將所述控制單元電耦接到所容 納的功率開關(guān)的控制端。所述控制單元包括具有閾值限制功能的限制 元件，其中所述限制開關(guān)控制信號是閾值限制功能的函數(shù)。
在本發(fā)明的另一個方面，一種用在集成功率控制系統(tǒng)中的控制組 件，所述功率控制系統(tǒng)具有包括外殼并在所述外殼中限定容納功率開 關(guān)的腔室的基座。所述控制組件包括被配置為生成控制信號以控制所 述功率開關(guān)選擇性地將功率提供給功率負(fù)載的控制模塊。控制箱被配 置為容納控制模塊并適于可釋放地耦接到基座外殼上，并且所述控制 箱被配置為電耦接到所述基座外殼上的控制耦接器，以在將所述控制 箱耦接到所述基座外殼后，向所述外殼的腔室中的功率開關(guān)提供所生 成的控制信號。
在本發(fā)明的又一個方面，一種裝配功率控制單元的方法包括將具 有“hockey?puck”結(jié)構(gòu)的固態(tài)繼電器插入到基座外殼限定的腔室中，將 輸入功率端耦接到固態(tài)繼電器的輸入端，將輸出功率端耦接到固態(tài)繼 電器的輸出端。所述方法還包括將第一控制附加固定裝置耦接到固態(tài) 繼電器的第一控制端，將第二控制附加固定裝置耦接到固態(tài)繼電器的 第二控制端，以及將具有控制箱的控制單元插入到基座外殼中。所述 控制箱和基座外殼被配置為將所插入的控制單元可釋放地耦接到基座 上，所述插入控制單元的步驟包括將控制單元壓緊耦接到第一控制附 加固定裝置和所述第二控制附加固定裝置，并實現(xiàn)控制單元和固態(tài)繼 電器的每個所述控制端之間的電連接。
下面將部分地表明和指出本發(fā)明的其它方面。應(yīng)該理解可以單獨 地或彼此結(jié)合地實現(xiàn)本發(fā)明的各個方面。還應(yīng)該理解盡管表示了本發(fā) 明的某些示例性實施例，但是詳細(xì)的描述和附圖僅是示例性的，而不 應(yīng)該被看作對本發(fā)明范圍的限制。
附圖說明
圖1是表示用于熱環(huán)路的一個典型的分立元件功率控制系統(tǒng)的模 塊圖；
圖2A是用于調(diào)節(jié)功率開關(guān)的另一個典型的分立元件控制器的電 路圖；
圖2B是典型的功率控制器的功能元件的模塊圖；
圖3A和3B是表示用于向加熱器提供功率的功率控制系統(tǒng)的電 路圖，所述系統(tǒng)包括用于測量向加熱器提供功率的電流的電流互感器；
圖4是典型的分立元件加熱器功率控制系統(tǒng)的配線圖；
圖5A是典型的功率控制系統(tǒng)的模塊配線圖；
圖5B是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的功率控制系統(tǒng)的模塊 配線圖；
圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的功率控制系統(tǒng)的模塊配 線圖，其中功率控制系統(tǒng)具有控制多個功率控制組件的單個控制模塊；
圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一個示例性實施例的功率控制系統(tǒng)的模塊 圖；
圖8是根據(jù)本發(fā)明的另一個示例性實施例的另一個功率控制系統(tǒng) 的模塊配線圖；
圖9是根據(jù)本發(fā)明的另一個示例性實施例的熱功率控制系統(tǒng)的分 解圖，表示功率控制系統(tǒng)中的集成控制元件；
圖10是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的功率控制系統(tǒng)的模塊圖， 表示在功率控制系統(tǒng)的元件中集成的通信系統(tǒng)；
圖11是根據(jù)本發(fā)明的不同示例性實施例的用于可擴(kuò)展地控制功 率控制系統(tǒng)的多個可擴(kuò)展的用戶接口的視圖；
圖12表示根據(jù)本發(fā)明的不同示例性實施例的不同用戶接口和可 擴(kuò)展的控制系統(tǒng)的模塊圖；
圖13A和13B是表示根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的用于功 率控制系統(tǒng)的壓緊耦接機(jī)構(gòu)的模塊圖；
圖14A和14B是根據(jù)本發(fā)明的另一個示例性實施例的用于壓緊 耦接到固態(tài)繼電器的集成和耦接系統(tǒng)的側(cè)面透視圖，所述固態(tài)繼電器 具有“Hockey?Puck”結(jié)構(gòu)；
圖15是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的“Hockey?Puck”固態(tài) 繼電器接觸器的模塊圖；
圖16是根據(jù)本發(fā)明的另一個示例性實施例的功率控制系統(tǒng)的模 塊配線塊圖，所述功率控制系統(tǒng)具有用于提供單相或DC功率的功率 總線和通信總線；
圖17是根據(jù)本發(fā)明的另一個示例性實施例的功率控制系統(tǒng)的模 塊配線圖，所述功率控制系統(tǒng)具有用于提供兩相功率的功率總線和通 信總線；
圖18是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的功率控制模塊的分解 側(cè)面透視圖；
圖19是根據(jù)本發(fā)明的另一個示例性實施例的圖18的功率控制組 件的側(cè)面透視圖，其被配置為耦接到基座外殼上；
圖20A是根據(jù)本發(fā)明的另一個示例性實施例的適于容納“Hockey Puck”結(jié)構(gòu)的固態(tài)繼電器的基座外殼的分解側(cè)面透視圖；
圖20B是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的圖20A的基座外殼 的頂視圖；
圖21是根據(jù)本發(fā)明的另一個示例性實施例的圖18的控制單元的 側(cè)面透視圖，所述控制單元耦接到配置有接觸器和“Hockey?Puck”固 態(tài)繼電器的基座外殼上；
圖22是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的圖18中所示的基座外 殼的分解圖；
圖23是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的用于功率控制系統(tǒng)的 控制通信方案的模塊圖；
圖24是表示根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的通信過程流程的 順序表，所述通信過程流程適用于功率控制系統(tǒng)的即插即用能力；
圖25是根據(jù)本發(fā)明的另一個示例性實施例的用于功率控制系統(tǒng) 的輸入/輸出數(shù)據(jù)表的模塊圖。
在幾個附圖的視圖中，相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示相應(yīng)的部件。
具體實施方式
本發(fā)明的一個實施例是具有包括多個功率控制元件的功率控制 單元的功率控制系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括用于將多個元件機(jī)械和電耦接到 功率控制單元的單元集成耦接機(jī)構(gòu)。所述系統(tǒng)還包括被配置為利用所 述耦接機(jī)構(gòu)在多個功率控制系統(tǒng)元件中提供通信的通信鏈路。所述系 統(tǒng)還包括適于通過單元集成耦接機(jī)構(gòu)耦接的功率開關(guān)元件。功率開關(guān) 元件選擇性地向功率負(fù)載提供電能。功率開關(guān)包括用于從電源接收功 率的電源接口、用于向功率負(fù)載提供至少一部分接收的輸入功率的功 率負(fù)載接口。功率開關(guān)還包括被配置為通過通信鏈路進(jìn)行通信的功率 開關(guān)通信接口。功率開關(guān)元件適用于進(jìn)行機(jī)械、電和通信耦接的耦接 機(jī)構(gòu)。所述系統(tǒng)還包括用于控制功率開關(guān)元件的功率控制器元件。功 率控制器元件具有用于通過通信鏈路與功率開關(guān)元件進(jìn)行通信的控制 器通信接口。
本發(fā)明的另一個實施例包括具有多個元件的功率控制系統(tǒng)，包括 用于提供控制信號的系統(tǒng)控制元件。所述系統(tǒng)還包括被配置為在多個 功率控制系統(tǒng)元件的至少兩個元件之間提供通信的通信鏈路。所述系 統(tǒng)還包括具有多個功率控制元件的功率控制單元和單元集成耦接機(jī) 構(gòu)，其中單元集成耦接機(jī)構(gòu)用于機(jī)械和電耦接功率控制單元的元件。 功率控制單元包括用于從電源接收功率的電源接口和用于向功率負(fù)載 提供至少一部分接收的輸入功率的功率負(fù)載接口。功率開關(guān)元件響應(yīng) 控制信號，選擇性地向功率負(fù)載提供電能，并適用于所述耦接機(jī)構(gòu)。 功率開關(guān)元件包括被配置為通過通信鏈路進(jìn)行通信的功率開關(guān)通信接 口和用于控制傳輸?shù)焦β书_關(guān)元件的輸入功率的限制元件。所述限制 元件包括用于感測限制工作特征的限制傳感器。將輸入功率傳輸?shù)焦?率開關(guān)元件響應(yīng)所感測的限制工作特征進(jìn)行的。
在又一個實施例中，本發(fā)明包括具有系統(tǒng)集成耦接機(jī)構(gòu)的功率控 制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)集成耦接機(jī)構(gòu)用于將多個元件機(jī)械、電以及通信耦 接到功率控制系統(tǒng)中。所述系統(tǒng)還包括多個自識別元件和多個自配置 元件。每個元件的自配置響應(yīng)于接收到的多個元件中另一個元件的自 識別信息。
在又一個實施例中，本發(fā)明包括至少包括第一控制元件和第二控 制元件的功率控制系統(tǒng)，第一控制元件具有多個第一元件形式，第二 控制元件具有多個第二元件形式。所述系統(tǒng)還包括用于機(jī)械、電以及 通信耦接第一元件和第二元件的系統(tǒng)集成耦接機(jī)構(gòu)，其中當(dāng)每個所述 第一元件形式與所述系統(tǒng)集成耦接機(jī)構(gòu)相連接時，可以與每個所述第 二元件形式進(jìn)行操作。
本發(fā)明的另一個實施例包括一種功率控制系統(tǒng)，所述功率控制系 統(tǒng)包括用于選擇性地將來自電源的功率提供給功率負(fù)載的接觸器功率 開關(guān)。所述系統(tǒng)還包括具有閾值限制的限制元件，所述閾值限制的功 能是根據(jù)閾值限制提供限制開關(guān)功能。限制元件和接觸器功率開關(guān)被 配置為功率控制系統(tǒng)的集成開關(guān)和限制元件。所述系統(tǒng)還包括用于將 集成接觸器開關(guān)和限制元件機(jī)械、電以及通信耦接到功率控制系統(tǒng)中 的系統(tǒng)集成耦接機(jī)構(gòu)。所述系統(tǒng)還包括向所述開關(guān)和限制元件提供控 制信號的控制元件，用于控制開關(guān)和限制元件的操作。
在又一個實施例中，本發(fā)明是在功率控制系統(tǒng)中控制功率的方 法，所述功率控制系統(tǒng)具有多個功率控制元件。所述方法包括在功率 控制系統(tǒng)中生成每個元件的自識別信息。所述方法還包括將自識別的 每個元件的標(biāo)識與預(yù)定的配置和簡檔中的至少之一相比較，并響應(yīng)所 述比較重新配置一個或多個元件的特征。
現(xiàn)在參照附圖所示，圖5A和5B表示典型的功率控制系統(tǒng)與根 據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的功率控制系統(tǒng)的比較。類似于圖1的 功率控制系統(tǒng)100，圖5A的功率控制系統(tǒng)500A包括通過電源輸入裝 置106A從電源108A接收輸入功率109A的第一分立功率控制組件 501A，和從電源108B接收輸入功率109B的第二分立功率控制組件 501B。熔絲116A和116B(或任何類似的熔絲，例如斷路開關(guān))分別 接收輸入功率109A和109B，并將接收到的功率提供給耦接的功率開 關(guān)118A和118B。功率開關(guān)118A和118B分離地耦接到控制器102， 控制器102配置有控制元件，例如比例-積分-微分(PID)控制算法。 控制器102將控制信號511A和511B分別提供給功率開關(guān)118A和 118B，以選擇性地控制其開關(guān)操作?？刂破?02耦接到傳感器104A 和104B，并從傳感器104A和104B接收傳感器信號(未示出)作為 輸入，以生成控制信號511A和511B。第一功率負(fù)載120A和第二功 率負(fù)載120B耦接到其相關(guān)的功率開關(guān)118A和118B，以選擇性地從 相關(guān)的功率開關(guān)118A和118B接收所提供的功率。由于每個元件都是 分離的元件，因此必須分別地配線或連接每個元件。功率控制系統(tǒng) 500A具有兩組分離的功率控制組件501A和501B，以向兩個功率負(fù) 載120A和120B提供功率，功率控制系統(tǒng)500A至少需要28個接線 端124，每個接線端都需要初始的安裝和持續(xù)的維護(hù)。
相反，圖5B表示根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的功率控制系統(tǒng)500B， 所述系統(tǒng)包括控制器501和兩個集成功率控制組件502A和502B，其 用于分別向功率負(fù)載120A和120B提供功率。每個功率控制組件502 包括用于將不同元件機(jī)械和電耦接到集成功率控制組件502中的單元 集成耦接機(jī)構(gòu)。這種單元集成耦接機(jī)構(gòu)可以采取多種形式。例如，在 一個實施例中，單元集成耦接機(jī)構(gòu)可以包括一個或多個配置有互鎖特 性和耦接器的外殼，以機(jī)械地接合各種元件并建立和維護(hù)必須的電連 通性，并且如果需要，則建立和維護(hù)必須的通信連接。在其它實施例 中，通過自動聯(lián)接器(snap?coupler)、壓緊接觸等將這種耦接和連通 性配置為可插入或可釋放的耦接。在其它實施例中，用于集成功率控 制組件502的單元集成耦接機(jī)構(gòu)可以是多個配置有互鎖裝置和互連裝 置的外殼，所述互鎖裝置和互連裝置用于例如軌道或更具體地DIN軌 道安裝系統(tǒng)的共同安裝。在各種實施例中，至少部分地由于集成耦接 機(jī)構(gòu)具有集成和匹配的電連接，因此集成功率控制組件將包括垂直地 和/或水平地進(jìn)行耦接的組件，但是處于減少的覆蓋區(qū)(footprint)內(nèi)， 并具有更少的外部連接或所需的導(dǎo)線接頭。
如圖所示，功率控制組件502A和502B具有一個通過控制鏈路 或通信總線507連接到遠(yuǎn)程控制器501的接口。每個功率控制組件具 有用于與通信總線507和控制器501接口的控制總線接口505A和 505B。每個功率控制組件502A和502B包括集成功率開關(guān)控制器504A 和504B，其被表示為包括例如比例-積分-微分(PID)控制元件。功 率開關(guān)控制功能可以是PID控制，但是在任何方法和系統(tǒng)中可以用于 控制功率開關(guān)的操作，包括但不限于，例如自適應(yīng)PID控制、比例控 制、比例/積分控制、比例-積分-二次微分(第二次微分用于加速) (PIDD)控制、前饋、反饋。在功率控制組件502中，通過內(nèi)部集成 接口506A和506B耦接每個功率開關(guān)控制器504A和504B。內(nèi)部集成 控制器與功率開關(guān)的接口506可以提供功率開關(guān)控制器504到位于功 率控制組件502中的功率開關(guān)118的機(jī)械和電耦接。類似地，熔絲516A 和516B，例如熔絲或斷路開關(guān)可以處于功率控制組件502中，在這種 情況下到功率開關(guān)接口508A和508B的熔絲可以提供熔絲516到相關(guān) 的功率開關(guān)118的機(jī)械和/或電耦接。此外，功率控制組件502B也可 以通過集成內(nèi)部接口512包括集成傳感器104B。在其它實施例中，可 以通過傳感器接口510將外部傳感器104A耦接到集成功率開關(guān)控制 器504A。
一般地，集成功率控制組件502可以具有一個或多個元件，例如 功率開關(guān)控制器504、熔絲516、功率開關(guān)118、傳感器104以及相關(guān) 的內(nèi)部接口506、508和512，所有這些元件都被集成到功率控制組件 502中，其提供了減少的覆蓋區(qū)和更少的導(dǎo)線接頭。盡管未在圖5B中 示出，但是一個或多個集成功率控制組件也可以包括其它集成元件， 例如第二功率開關(guān)(例如接觸器或機(jī)械繼電器)、功率測量元件、限 制元件、電流感測元件等。也可以以與所述的功率開關(guān)控制器504、 功率開關(guān)118(被表示為固態(tài)繼電器(SSR))以及熔絲516類似的 方式，將這些元件包括進(jìn)入和包括在組合的或單個操作單元中，以控 制和提供功率到一個或多個功率負(fù)載120。
此外，一個或多個功率控制組件502，如502A和502B所示，可 以包括內(nèi)部集成比例-積分-微分(PID)控制功能，用于進(jìn)行內(nèi)部操作 控制和與控制器501進(jìn)行通信或通過共同的通信總線507彼此進(jìn)行通 信?？刂破?01可以與兩個功率控制組件502A和502B或其元件的一 個或多個進(jìn)行通信，而不需要在每個功率控制組件502的元件之間采 用分離的或?qū)Ｓ玫慕宇^或?qū)Ь€端子。同樣地，對于每個控制組件來說， 功率控制系統(tǒng)500B需要13個接線端124，對于圖5A的功率控制系 統(tǒng)500A中所需要的每個分立的控制裝置，有利地從28個接線端降低 到13個接線端。
如將要討論的，控制器501和/或控制元件504可以包括用戶接 口(UI)模塊、輸入/輸出模塊以及通信模塊(在圖5B中未示出)。 此外，功率控制組件502或集成功率控制系統(tǒng)500中的一個或多個模 塊可以包括用于其一個或多個操作的處理器或處理模塊(未示出)。 這些處理模塊中的一個或多個可以包括處理器、存儲器、固件、硬件 和/或軟件。處理模塊也可以包括算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、經(jīng)驗數(shù)據(jù)、數(shù)字?jǐn)?shù) 據(jù)、模糊邏輯、神經(jīng)模糊電路、剩余壽命算法、人工智能模塊、建模 模塊以及統(tǒng)計功能。
每個存儲器可以是用于存儲數(shù)據(jù)和/或軟件的任何類型的存儲 器，包括EPROM、EEPROM、網(wǎng)絡(luò)上的虛擬存儲位置、存儲器設(shè)備、 計算機(jī)可讀介質(zhì)、計算機(jī)盤以及可傳輸信息的存儲設(shè)備。
由于一個或多個元件配置有包括存儲器的處理模塊，因此在功率 控制系統(tǒng)和其它操作或控制系統(tǒng)的每個元件內(nèi)和元件之間，這些元件 提供新的和改進(jìn)的功能，如下面將進(jìn)一步討論的，并且在所屬領(lǐng)域技 術(shù)人員理解這里描述的發(fā)明后將變得可行。例如，每個元件存儲器能 夠存儲元件配置、系統(tǒng)簡檔或配置、診斷數(shù)據(jù)、診斷操作以及其它操 作數(shù)據(jù)。此外，例如，可以存儲關(guān)于元件、模塊，或功率控制系統(tǒng)中 的其它元件的一項或多項操作的操作特征、事件、狀態(tài)、故障、模式 以及狀況。僅作為一個例子，多個存儲的配置使元件能夠進(jìn)行重新配 置，以適應(yīng)功率控制系統(tǒng)內(nèi)新的或發(fā)生變化的元件。在一個實施例中， 元件能夠啟動或激活組件內(nèi)的另一個元件以前不支持但是由于功率操 作系統(tǒng)內(nèi)的變化現(xiàn)在可用的特征。這種變化可以包括軟件升級或元件 的刪除或添加。
現(xiàn)在參照圖6所示，功率控制系統(tǒng)600包括許多相同的元件和功 率控制組件的特征和功能，這里將不再重復(fù)描述。然而功率控制系統(tǒng) 600還表示本發(fā)明的這種實施例，其中連接到通信總線507并因此耦 接到功率控制組件502A和502B的控制器501，可以包括用于從用戶 接收信息和輸入或?qū)⑿畔⒑洼敵鎏峁┙o用戶的用戶接口602。這種用 戶接口可以是任何類型的用戶接口，包括但是不限于，鍵盤、鼠標(biāo)、 控制面板、一個或多個按鈕、觸摸屏以及語音輸入。通信模塊604通 過遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)或操作系統(tǒng)606提供互連性和互操作性，以為了協(xié)調(diào)控制 一個或多個處理或操作來控制報告、輸入和互操作性。輸入/輸出模塊 610也可以提供具體的用戶應(yīng)用所希望的或需要的直接連接的輸入裝 置或輸出裝置。這些裝置可以包括用于控制功率開關(guān)的接口，所述功 率開關(guān)不與通信總線507，或如這里所述的一個或多個傳感器兼容或 耦接。
擴(kuò)展的總線模塊608提供與通信總線507進(jìn)行耦接的互連性，以 及提供用于與一個或多個集成功率控制組件502以及可能的其它元 件，例如可以耦接到通信總線507上的傳感器的通信。擴(kuò)展總線元件 608的通信協(xié)議可以適于與功率控制系統(tǒng)600內(nèi)的任何類型的通信總 線507，或功率控制系統(tǒng)600的功率控制組件502中的模塊兼容。如 上所述，通信總線507或鏈路也可以在兩個或多個功率控制組件502 之間，或功率控制組件502A和功率控制組件502B之間，或其元件和 模塊之間提供通信。通信鏈路和接口可以是任何通信系統(tǒng)，包括硬連 線的、光的和無線設(shè)備。通信鏈路和元件的通信接口可以與例如 WatBusTM、Dallas半導(dǎo)體單線路協(xié)議(Dallas?Semiconductor?one-wire protocol)、Seriplex、傳感器總線、DeviceNetTM總線、FMS、Lon?Works、 控制局域網(wǎng)、Interbus?S、SDLC、AS-接口(AS-i)、局域互連網(wǎng)總 線(LIN-bus)、IEEE-1118總線、Profibus、Modbus?RTU、包括以 太網(wǎng)TCP/IP的企業(yè)通信總線、互聯(lián)網(wǎng)、令牌環(huán)LAN、以太網(wǎng)LAN、 FDDI網(wǎng)絡(luò)、專用數(shù)據(jù)網(wǎng)、ISDN以及VPN兼容。
通信總線507可以是雙向通信設(shè)備，其提供增加的集成和集中的 控制以及功率控制系統(tǒng)中元件的配置。傳遞的信息可以包括與功率控 制系統(tǒng)的一個或多個元件或模塊的操作、控制、感測、或診斷功能相 關(guān)的狀態(tài)、指令、報警、指示、消息、軟件、系統(tǒng)簡檔、配置、參數(shù) 以及特征。通過舉例和如下面將討論的，通信總線507提供對存儲的 簡檔或元件配置進(jìn)行的軟件下載、存儲、改變和重新調(diào)用的傳輸。在 一些實施例中，通信總線507與包括在功率控制組件502的一個或多 個元件中的處理系統(tǒng)相連，以可操作地集成和組合功率控制環(huán)的特征、 參數(shù)、數(shù)據(jù)和變量，并且能夠?qū)崿F(xiàn)改進(jìn)的管理和從功率環(huán)到控制器到 遠(yuǎn)程管理和處理系統(tǒng)的可操作的數(shù)據(jù)傳輸。此外，具有集成耦接機(jī)構(gòu) 和集成通信總線507的功率控制組件502提供專用的控制方案、方法、 簡檔、配置以及操作，從而可以定制功率控制系統(tǒng)600并使其適用于 一個或多個用戶應(yīng)用。
如下面將討論的，集成功率控制組件502是包括多個功率控制系 統(tǒng)元件的公共的集成結(jié)構(gòu)或組件。在許多實施例中，一個或多個功率 控制元件并沒有集成在處于或接近用戶應(yīng)用的功率控制組件502中， 而是被遠(yuǎn)距離地定位，以使用戶易于接近。然而，在許多實施例中， 多數(shù)功率控制系統(tǒng)元件都是包含在功率控制系統(tǒng)600或一個功率控制 組件502中，或與功率控制系統(tǒng)600或一個功率控制組件502相關(guān)聯(lián)。
如上所述，在各種用戶應(yīng)用中，功率控制組件502可以包括與向 功率負(fù)載提供功率相關(guān)的任何元件。作為向加熱器應(yīng)用提供功率的功 率控制組件502或系統(tǒng)600的一個例子，功率控制組件502可以包括 熱控制環(huán)中的多個元件。這些元件可以包括用于過程傳感器，溫度/ 過溫控制器、電流傳感器或互感器、開關(guān)/繼電器/接觸器、熔絲、限 制器、限制傳感器以及功率負(fù)載的元件。如通過圖6的例子所述，功 率控制組件502A包括可以是固態(tài)繼電器的功率開關(guān)612(類似于上面 的118)、可控硅整流器、機(jī)械繼電器，或接觸器(例如)以及塔狀 集成功率控制組件502A和/或502B中的限制元件614。圖6中的功率 控制組件502A包括用于連接到通信總線507的接口505A和連接到限 制元件614以與電源108A連接的功率接收接口106A?？商鎿Q地或另 外地，如功率控制組件502B，可以包括熔絲516。熔絲516可以是例 如快速熔線或斷路開關(guān)，用于保護(hù)功率控制開關(guān)612B。功率控制組件 502A還包括被表示為包括集成PID控制功能的功率開關(guān)612A。在替 換方案中，通過例如外殼的集成耦接機(jī)構(gòu)可以包括或組合分離的控制 元件504和功率開關(guān)612。在功率開關(guān)控制組件502A中，功率開關(guān)控 制功能被表示為用于控制功率開關(guān)612A并從而向功率負(fù)載120A(被 表示為電阻加熱器)提供功率的PID控制。在該例子中，功率開關(guān)612A 還可以包括用于與傳感器104A(被表示為溫度傳感器)連接的過程傳 感器接口510A。類似的特征、接口和耦接也用于第二功率控制組件 502B。其它功率控制組件502也可以耦接到通信總線507上并被控制 器501控制。
參照圖7所示，在一些實施例中，可以通過通信總線507將控制 器501互通地耦接到一個或多個集成功率控制組件701A、701B以及 701C。如所示，集成功率控制組件701A不包括集成功率開關(guān)控制組 件，但是包括具有兩個功率開關(guān)控制端119A和119B的功率開關(guān) 118A?？刂破?01的輸入/輸出模塊610提供用于控制功率開關(guān)118A 的功率開關(guān)控制信號706。輸入/輸出模塊610還包括用于從與加熱器 或功率負(fù)載120A相關(guān)聯(lián)的傳感器104A接收傳感器信號708的接口。 功率控制組件701A還包括用于測量提供到功率控制組件502A/來自 功率控制組件502A的功率的功率測量元件702A。如所屬領(lǐng)域技術(shù)人 員已知的，功率測量元件702A可以包括一個或多個與功率控制組件 701A的內(nèi)部功率總線相關(guān)的傳感器或變換器704A，并且可以測量各 種電氣特性，以確定功率的測量值。還包括限制開關(guān)或限制元件的組 合614A，并使其響應(yīng)限制傳感器114A，以提供功率控制系統(tǒng)中已知 的可操作的限制。
在圖7的功率控制組件701B和701C中，集成功率開關(guān)控制元 件或模塊710B和710C被分別耦接到功率開關(guān)118B和118C，用于控 制相關(guān)的功率開關(guān)。功率控制組件701B包括具有一個或多個功率測 量變換器704B的功率測量元件702B。此外，功率控制元件710B包 括用于從傳感器104B接收輸入以控制功率開關(guān)118B的接口510。功 率控制組件701C的不同之處在于其包括熔絲516C但是不包括功率測 量元件702或限制元件614。然而，功率控制元件710C被配置為包括 集成溫度測量元件712，溫度測量元件712可以被配置為通過測量功 率開關(guān)118C輸出端的功率的一個或多個電氣特征來確定功率負(fù)載 120C的溫度。
如功率控制系統(tǒng)700所示，功率控制系統(tǒng)700具有三個示例性功 率開關(guān)組件701A、701B以及701C，每個功率開關(guān)組件可以包括各種 元件，但是至少以一些方式包括集成組件，這些組件以最少的用戶交 互，例如硬連線接頭124(被表示為帶有直線的小圓環(huán))來提供互連 性和互操作性。如下面更詳細(xì)地描述，功率控制組件的機(jī)械和電耦接 機(jī)構(gòu)將每個功率控制組件701的每個元件與接口可操作地和物理地耦 接。同時，通信總線507被配置為在每個功率控制組件701和功率控 制器501之間進(jìn)行通信，在其它功率控制組件701和耦接到通信總線 507的其它耦接的元件714之間進(jìn)行通信。
圖8表示功率控制系統(tǒng)800的另一個實施例，功率控制系統(tǒng)800 具有連接到三個功率控制組件801A、801B以及801C(被表示為功能 模塊)的控制器501。功率控制系統(tǒng)800的元件類似于圖5B的功率控 制系統(tǒng)500B、圖6的功率控制系統(tǒng)600以及圖7的功率控制系統(tǒng)700 中所示的許多相同和相似標(biāo)記的系統(tǒng)元件，因此這里將不重復(fù)描述每 個這些元件。然而，功率控制系統(tǒng)800表示其它的實施例，這些實施 例包括作為功率控制組件801A中的功率開關(guān)的機(jī)械繼電器802，作為 功率控制組件801B的節(jié)能元件的電流變換器806B。電流變換器806B 可以提供對從電源接收的功率的監(jiān)測。
此外，在每個功率控制組件801A、801B以及801C中提供內(nèi)部 控制總線804(表示為804A、804B以及804C)。在這些配置中，通 信總線507分別通過通信接口505A、505B以及505C與控制模塊 504A、504B以及504C連接，以提供和接收例如控制數(shù)據(jù)和信息的通 信信息。然而，如所表示的，每個功率控制組件801A、801B以及801C 配置有用于在功率控制組件801的各種元件內(nèi)和之間進(jìn)行通信的內(nèi)部 通信總線804。當(dāng)裝配功率控制組件801時，可以例如通過外殼內(nèi)的 連接器和接頭或者通過電耦接在一起的接觸器將內(nèi)部通信總線804集 成到集成耦接機(jī)構(gòu)中。例如，當(dāng)可釋放地耦接包含機(jī)械繼電器802的 外殼和功率控制組件801A的功率開關(guān)控制組件504A時，可以自動地 連接內(nèi)部通信總線804的連通性。在這種方式中，在控制器501和/ 或每個功率控制組件之間提供的集成操作特征和功能還可以集成為一 個功率控制組件801內(nèi)的元件之間或一個或多個功率控制組件801之 間的內(nèi)部通信和控制設(shè)備。在功率控制系統(tǒng)和功率控制組件的這種實 施例中，在功率控制組件801中可以在內(nèi)部傳播和傳輸功率開關(guān)控制 模塊504接收的任何信息。
從這里可以看出可以容易地添加和移除每個功率控制組件801內(nèi) 的其它功率控制元件，并仍然保證連通性和互操作性。根據(jù)希望的用 戶應(yīng)用，在集成功率控制組件801中可以按照需要添加一個或多個功 率開關(guān)控制元件502、功率開關(guān)118、傳感器104和114、功率負(fù)載120、 報警器(未示出)、事件(未示出)以及輔助功能(未示出)，而不 需要大量的重新布線或手動操作各個元件。
現(xiàn)在參照圖9所示，在一些實施例中通過集成匹配接觸器902也 可以將控制器501集成或至少匹配到功率控制組件801中。匹配的接 觸器902可以使得當(dāng)相鄰于功率控制組件801安裝控制器501時，實 現(xiàn)匹配和耦接，而不需要用戶手動的連接動作。在圖9所示的例子中， 裝有DIN軌道的溫度控制器501通過匹配的接觸器902可操作地與功 率控制組件801匹配，以形成集成功率控制系統(tǒng)901。在一些實施例 中，匹配的接觸器902可以是一個或多個可插入的連接器。
圖10是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的具有集成通信系統(tǒng)的功率控 制系統(tǒng)1000的模塊圖。功率控制系統(tǒng)1000包括一個或多個在各個類 似的和不同的元件與功率控制組件502之間提供通信互通性的通信總 線507，功率控制系統(tǒng)1000包括用于在功率控制操作中，例如處理操 作中控制功率的系統(tǒng)。這種示例性實施例并不旨在表示功率控制系統(tǒng) 的元件或模塊的特殊布局或配置。參照圖10所示，通信鏈路或總線 507可以是任何形式的通信設(shè)施，在一個例子中是WatBusTM?？梢园?括用戶接口(UI)602并且可以通過通信總線507進(jìn)行通信或者可以 通過現(xiàn)場總線通信設(shè)施(未示出)進(jìn)行通信。通過這個例子，用戶接 口602A被表示為觸摸屏1002，但是可以是接收用戶指令或輸入的任 何形式的接口。其它的例子包括鍵盤、鼠標(biāo)、觸摸板、語音輸入以及 數(shù)據(jù)輸入，并且被表示為例如用戶接口602B。一個或多個功率開關(guān) 118或開關(guān)元件也可以被連接到通信總線507，如固態(tài)繼電器(例如已 知為“Hockey?Puck”SSR?118的固態(tài)繼電器)、裝有DIN軌道的功率 控制組件1005，以及DIN-A-MITETM接觸器1006或被配置為耦接到 DIN軌道1008的接觸器所表示的。通過通信總線507還可以連接例 如DIN控制器1010的控制元件。顯示模塊可以為用戶提供顯示的關(guān) 于功率控制系統(tǒng)的信息。也可以將一個或多個功率開關(guān)元件(被表示 為裝有DIN軌道的控制器)和通信模塊604連接到通信總線。如所示 的，裝有DIN軌道的功率控制組件1005A-N可以是完全集成控制組 件，例如具有集成元件和模塊的集成功率控制組件701、801以及901。
對功率控制系統(tǒng)中的每個元件進(jìn)行配置或使其適用于功率控制 系統(tǒng)中的即插即用操作。此外，元件中的模塊也可以被配置為即插即 用型。圖11表示一種示例性的可互換的控制模塊501A-N的組合，其 中每個控制模塊包括具有不同功能的用戶接口，或者如工廠編程單元 的情況不包括任何用戶接口。元件的功率控制系統(tǒng)族中多個控制元件 中的每個元件可以包括不同的模塊或功能。501A-N的每個用戶接口適 于可選地被包括在系統(tǒng)的實施例中。如所述的，用戶接口可以簡單地 是狀態(tài)信號燈或LED，可以是具有用于用戶進(jìn)行選擇和輸入的帶有旋 轉(zhuǎn)旋鈕的七段顯示器，可以包括輸入鍵，或者可以包括LCD顯示器。 由于這些實施例的每一個都是與功率控制系統(tǒng)中的每個其它模塊和元 件兼容的，因此每一個的具體選擇都是由用戶根據(jù)應(yīng)用需求判斷的。 如所述的，每個接口可以具有不同的尺寸并需要不同數(shù)量的連接器； 然而，它們?nèi)匀灰约床寮从玫姆绞皆诠β士刂葡到y(tǒng)中兼容。
然而，每個控制元件都與每個其它的元件和功率控制系統(tǒng)中元件 族的每個其它成員兼容。同樣地，參照圖11所示，本發(fā)明的實施例提 供了控制模塊501的可擴(kuò)展配置，以適用于用戶環(huán)境。此外，每個元 件可以被另一個元件代替，從而用戶可以提供每種變化和修改。
本發(fā)明的各種示例性實施例的其它方面在于可擴(kuò)展性。例如，通 信模塊604可以包括多個通信接口和多個通信總線507或者環(huán)路配置。 同樣地，控制元件501是可擴(kuò)展的，以滿足具體用戶應(yīng)用的需要，而 不需要分離的或不同的控制元件?？刂颇K，例如具體的通信接口卡 可以適用于具體的設(shè)計或應(yīng)用，而不需要替換或代替控制元件或模塊 501。
圖12A-E表示根據(jù)本發(fā)明的不同實施例的功率控制系統(tǒng)的不同 布置。在一個示例性實施例中，功率控制系統(tǒng)1202是預(yù)定的或最低配 置(MC)。這種最低配置1202也可以與簡單的用戶接口602(如1204 中所示的)、功率開關(guān)控制器504結(jié)合使用，并且可以包括報警指示 器，例如信號燈或標(biāo)記(未示出)。如在圖12C中，系統(tǒng)1206具有 兩個或多個最低配置1202，其用共同的用戶接口實現(xiàn)。在圖12D中， 最低配置1202與用戶接口602和通信模塊604組合，以構(gòu)成系統(tǒng)1208。 在圖12E中，多個最低配置1202與單個用戶接口602和單個通信模 塊604組合。
如上所述，本發(fā)明的不同實施例包括功率控制組件集成機(jī)構(gòu)，例 如用于將系統(tǒng)元件耦接為集成組件的外殼。同時如上所述，在一些實 施例中功率系統(tǒng)或功率控制組件的元件或模塊被配置為與焊針式 (snap?in)或可插入連接器機(jī)械地連接，或者與適于將元件機(jī)械和電 耦接到單個集成組件中的外殼連接。在一些實施例中，功率控制組件 中的每個元件可以包括分離的層，或一部分層，從而這一部分可以與 其它部分進(jìn)行配置，一個或多個部分的組合基本包括多層中的一層。 當(dāng)然，實際上這些層可以是垂直的或水平的，并且在一個實施例中可 以組合起來?，F(xiàn)在將描述和說明用于操作性地將這些元件組合到集成 功率控制組件中的系統(tǒng)和方法。
在一些實施例中，單元集成耦接機(jī)構(gòu)機(jī)械、電以及通信耦接功率 控制組件中的每個元件。單元集成耦接機(jī)構(gòu)可以在兩個或多個元件之 間提供機(jī)械連通性，其以固定的或偏壓方式將兩個單元耦接在一起。 在一個實施例中，凸輪鎖緊系統(tǒng)或裝置可以提供偏壓耦接，在圖13A 和13B中表示其一個示例性實施例。參照圖13A所示，四個元件組成 的功率控制組件1300具有三個層1302A、1302B以及1302C，第一層 1302A具有元件1304，第二層1302B具有兩個元件1306和1308，第 三層1302C具有單個元件1310。如所示出的，定位兩個鎖緊機(jī)構(gòu)1314A 和1314B，以一層堆一層地通過底部或單元安裝板1311耦接功率控制 組件的所有三個層的頂端和底部。兩個凸輪裝置1312A和1312B在頂 端連接到兩個鎖緊機(jī)構(gòu)1314A和1314B。在這種布置中，當(dāng)解鎖凸輪 裝置1312A和1312B時，可以從功率控制組件1300上移去四個元件。
圖13B表示關(guān)于鎖緊機(jī)構(gòu)1314A和1314B處于鎖緊位置的每個 凸輪1312A和1312B。在這種布置中，位于頂端的兩個鎖緊凸輪1312A 和1312B被旋轉(zhuǎn)到鎖緊位置。當(dāng)兩個鎖緊機(jī)構(gòu)1314A和1314B處于鎖 緊位置時，四個元件1304、1306、1308以及1310作為單個功率控制 組件1300機(jī)械地和可操作地耦接。在該示例性實施例中，鎖緊機(jī)構(gòu) 1314A和1314B和/或凸輪裝置1312A和1312B可以由堅固構(gòu)造的材 料構(gòu)成，或者可以由彈性材料構(gòu)成。當(dāng)使用彈性材料時，鎖緊機(jī)構(gòu)1314 提供偏壓或壓力，從而四個元件1304、1306、1308以及1310被擠壓 在一起。在操作和減少的操作者維護(hù)中，壓力提供連續(xù)的耦接，而不 需要用戶的介入或調(diào)節(jié)。
另一種類型的功率控制組件集成耦接機(jī)構(gòu)包括偏壓或壓緊耦接 (未示出)。例如，具有限制帶螺紋裝置插入的肩部和彈簧的帶螺紋 裝置。在操作中，一個或多個帶螺紋裝置可以被用作單元集成耦接機(jī) 構(gòu)，以向功率控制組件的元件提供連續(xù)的偏壓或壓力。配置每個帶螺 紋裝置，從而該裝置被插入到肩部并且不能被更深地插入，從而在安 裝過程中由用戶限制過緊連接。可以配置這種裝置，從而當(dāng)該裝置被 插入到肩部時，至少部分地擠壓彈簧。在一個實施例中，僅部分地擠 壓彈簧。同樣地，彈簧施加壓力以可操作地耦接功率控制組件中的元 件。連續(xù)的壓力消除了通常由接頭阻抗或松動的接頭引起的端子或接 頭的加熱現(xiàn)象。
如所述的，盡管將單元集成耦接機(jī)構(gòu)描述為機(jī)械耦接，但是其還 在功率控制組件的兩個或多個元件之間提供電耦接。電耦接可以由機(jī) 械耦接和單元集成耦接機(jī)構(gòu)施加的偏壓產(chǎn)生。在每個單元元件中配置 的元件間的耦接器提供電源、功率負(fù)載、通信鏈路和單元操作功率元 件之間的電耦接，從而當(dāng)啟動耦接時，就實現(xiàn)了需要的電連接。此外， 在利用壓力或偏壓的單元集成耦接機(jī)構(gòu)的實施例中，向接頭施加偏壓， 以保證這些接頭的連續(xù)連通。在其它實施例中，分別地進(jìn)行電連接， 但是由機(jī)械耦接實現(xiàn)電連接。例如，在一個實施例中，功率控制組件 中元件之間的電端子組件或機(jī)構(gòu)可以包括表面的壓緊接觸，這種接觸 可以由具有彈簧的彈夾接收器作用在合適的連接器的葉片部分上實 現(xiàn)。在安裝過程中，這種布置也可以提供各個元件的機(jī)械自對準(zhǔn)。
如上所述，在具體的實施例中，兩個或多個外殼可以適于提供功 率控制組件集成耦接中的機(jī)械耦接。此外，可以配置外殼使其包括兩 個或多個外殼機(jī)械耦接時，被匹配或連接的電連接。
在圖14A和14B中表示這種加偏壓的元件間連接的一個例子。 在該示例性實施例中，配置功率控制組件1400包括固態(tài)繼電器(SSR) 1402，例如熟知的具有“Hockey?Puck”結(jié)構(gòu)的固態(tài)繼電器。在圖14A 中表示熟知的具有“Hockey?Puck”結(jié)構(gòu)的固態(tài)繼電器SSR，其具有2.3 平方英寸的大小。“Hockey?Puck”SSR?1402具有四個用于容納螺釘和 導(dǎo)線夾緊設(shè)備(未示出)的螺釘座。兩個螺釘座1404用于控制接收控 制信號的引線，以使SSR作為開關(guān)操作，兩個螺釘座1404用于接收 和提供輸入功率。定位四個球柱1408以耦接到SSR?1402的四個螺釘 座1404上。球柱1408可以耦接到向SSR?1408提供限制開關(guān)功能的 限制元件1406上。PID控制器元件1410耦接到限制元件1406上，從 而為SSR?1402的操作提供控制功能。如所表示的，所示的SSR功率 控制組件1400中的PID控制器1410和限制元件1406的尺寸成比例， 并被配置為可堆放地接合和耦接到“Hockey?Puck”SSR?1402上，而不 需要改變SSR的配置或設(shè)計。此外，除了使用互連(inter-couping) 布置提供的壓力將三個元件耦接在一起外，功率控制組件1400的SSR 1402和其它元件不需要其它的連接或?qū)Ь€。
為了實現(xiàn)這個目的，移去了螺釘和線夾(如圖14所示)，并且 向限制元件1406的球端柱1408加偏壓，以接合螺釘座1404。如所示 的，功率控制組件1400的限制元件1406和/或開關(guān)控制元件1410配 備有球柱1408，當(dāng)球柱1408作為單元集成耦接機(jī)構(gòu)的一部分被加偏 壓時，就被擠壓進(jìn)入SSR?1402的螺釘座1404中，從而實現(xiàn)了與SSR 1402的電力或電控制連接。功率控制組件1400提供壓力，以將壓緊 電耦接施加到SSR?1402上，這與標(biāo)準(zhǔn)的SSR壓力設(shè)置、布置以及規(guī) 范一致。這些可以僅連接到SSR?1402的控制輸入端，或者連接到SSR 1402的電力輸入和輸出引線上。
圖14表示功率控制組件1400，其中限制元件1408可操作地耦接 到并位于SSR?1402和開關(guān)控制器1410之間。在該示例性實施例中， 限制元件1406包括用于從電源接收輸入功率的電源連接器。開關(guān)控制 器1410包括例如用于將SSR?1402作為電源開關(guān)進(jìn)行控制的PID算法。 開關(guān)控制器1410可操作地耦接到SSR?1402的兩條控制引線上，在該 實施例中通過限制元件1406進(jìn)行連接。在另一個實施例中，開關(guān)控制 器1410和限制控制器1406的配置可以使限制元件1406直接連接到 SSR?1402的兩個輸入功率螺釘座1404上，開關(guān)控制器1410可以直接 連接到SSR?1402的兩個控制螺釘座1404上。
具體地，例如SSR?1402的功率開關(guān)熱耦接到散熱片1412上。定 位具有PID算法的開關(guān)控制器1410并將其耦接到SSR?1402上，從而 兩個控制器螺釘座1404電耦接到開關(guān)控制器1410，以控制SSR?1402 開關(guān)。一個或多個印刷電路或線路板(PCB)連接到SSR?1402的輸入 功率螺釘座1404和可插入的籠式緊固連接器上，以將輸入功率提供給 功率負(fù)載(未示出)。組合的限制和專用接觸器(DPC)元件(未示 出)能夠從電源接收輸入功率并將功率提供給SSR的輸入功率連接。 可以配置開關(guān)控制元件以允許以互鎖布置將開關(guān)控制器1410和限制 -DPC元件直接耦接到SSR?1402。例如可以布置具有WatBusTM配置 的通信模塊插入到開關(guān)控制器1410和限制-DPC元件中的一個或兩個 上。通信模塊可以插入到開關(guān)控制器1410和限制-DPC元件中的一個 或兩個上，并且包括到通信總線507的接口。此外，對于所示的功率 控制組件1400，在一個或多個元件中可以包括一個或多個傳感器接口 (未示出)。
根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，功率控制組件1400的這些實施例提 供了改進(jìn)的現(xiàn)場安裝，其中SSR元件位于面板上，用戶安裝控制元件 和限制元件以形成功率控制組件或系統(tǒng)。這種連接組件也可以提供工 廠裝配，其中在運輸之前將SSR連接到控制元件和/或限制元件上。
在其它實施例中，一個或多個電連接也可以處于一個或多個元件 的模塊之間，或者處于功率控制組件的元件之間?？梢酝ㄟ^管腳和插 座或偏壓連接來實現(xiàn)電源、負(fù)載以及功率元件之間的連接，上面已經(jīng) 討論了一個例子。也可以采用金屬或光互連，例如通過管腳和插座布 置或偏壓板(bias?plate)和接觸器布置，來實現(xiàn)用于元件間或模塊間 通信的連接。
在一些實施例中，從功率控制組件到外部元件或設(shè)備的接頭包括 僅需要最少的用戶交互和輸入的接頭，并且在安裝后提供連續(xù)的偏壓。 盡管在工業(yè)上通常利用簡單的螺釘和夾具裝置來連接電源和功率負(fù)載 引線，但是這種連接通常會隨時間松動，而導(dǎo)致不斷增加的熱量、電 弧和故障。同樣地，這些接頭通常是日常維護(hù)的重點，需要用戶重新 擰緊螺釘，例如每個維護(hù)周期旋轉(zhuǎn)1/4或1/2圈。此外，到功率控制 組件的外部連接也可以利用自-偏壓或壓緊接頭，從而可以連接不同尺 寸或直徑的導(dǎo)線，并且可以持續(xù)地對接頭施加偏壓，以隨時間保證安 全的連接性。與上面的討論相類似的，這些外部接頭可以是凸輪操作 的機(jī)械接頭，可以是加偏壓的或彈性機(jī)構(gòu)，或者可以包括彈簧加偏壓 的、帶螺紋的裝置，例如彈簧偏壓鎖銷。在這種實施例中，在整個接 頭壽命期間將彈簧-偏壓或彈性材料-偏壓力施加到接頭上，從而向連 接的導(dǎo)線提供持續(xù)的壓力，即使出現(xiàn)導(dǎo)線的老化和移動時也是如此。
圖15表示用戶應(yīng)用1500中功率控制組件系統(tǒng)1502的一個示例 性實施例。如所示的，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)配置中的標(biāo)準(zhǔn)的固態(tài)繼電器(SSR) 被稱為“Hockey?Puck”。盡管下面描述了用在一些實施例中的功率控 制系統(tǒng)，但是應(yīng)該理解其只是本發(fā)明不同方面的一個示例性實施例和 應(yīng)用。
參照圖15所示，功率控制開關(guān)SSR?1402與AC電源輸入1504 和AC功率負(fù)載1506串聯(lián)耦接。SSR?1402從邏輯控制器或其它DC 電源1510接收DC電源1508形式的控制輸入。功率開關(guān)控制模塊1512 耦接到SSR?1402上。功率開關(guān)控制模塊1512包括用于控制傳感器 1514的接頭，對其進(jìn)行定位和配置以用于AC功率負(fù)載1506。此外， 電場傳感器1518感測SSR?1402產(chǎn)生的電磁場輸出。
圖16和17表示SSR功率控制組件的其它實施例。圖16表示采 用“Hockey?Puck”結(jié)構(gòu)的SSR?1402作為一個功率開關(guān)的單相AC功 率控制組件。圖27表示采用SSR?1402切換兩相AC電流的兩相AC 功率控制裝置。在圖16中，如在工業(yè)中已知的，功率控制組件包括熱 耦接到散熱片1602的SSR功率開關(guān)元件1402。然而，SSR?1402機(jī)械 地和可操作地耦接到功率控制組件1600的一個或多個其它元件。如所 表示的，通信總線507，例如WatBusTM，提供元件之間的通信，因此 用于控制功率控制組件1600中各元件的操作。在該例子中，通信總線 507連接到限制元件1604、功率開關(guān)控制器504(例如被表示為PID) 以及SSR?1402。此外，通信總線507還連接到監(jiān)測提供給功率負(fù)載 120的功率的功率測量元件702。溫度傳感器(未示出)可以感測功率 負(fù)載120的溫度并將溫度傳感器信號(未示出)提供給功率開關(guān)控制 器504。電源109將單相AC功率提供給限制接觸器614。限制接觸器 614從限制接觸器控制器1604接收控制信號(未示出)。限制接觸器 614連接到熔絲516，其可以是用于保護(hù)SSR的快速半導(dǎo)體熔絲或者 斷路開關(guān)。當(dāng)功率開關(guān)控制器504激勵SSR?1402時，SSR?1402至少 向功率負(fù)載120提供一部分輸入功率109。參照圖16和17所示，將 功率控制組件1600的每個元件集成到共同集成組件中，例如集成到在 “Hockey?Puck”SSR?1402上構(gòu)建的“塔”中。利用如上所述的向每個元 件提供機(jī)械和電耦接的集成單元耦接機(jī)構(gòu)耦接功率控制組件1600的 各個元件。
類似地，圖17表示用于切換兩相AC電源108提供的兩相AC 功率的功率控制組件1700。功率控制組件1700的其它元件類似于上 述關(guān)于功率控制組件1600所述的元件，因此為了簡潔起見，這里不再 重復(fù)描述。
在本發(fā)明的一些實施例中，在集成功率控制系統(tǒng)中使用的控制組 件具有包含外殼的基座，并在該外殼中界定了用于容納功率開關(guān)的腔 室。所述控制組件包括被配置為生成控制信號的控制模塊，所述控制 信號用于控制功率開關(guān)選擇性地向功率負(fù)載提供功率。控制箱被配置 為容納控制模塊并適于可釋放地耦接到基座外殼上，并且被配置為電 耦接到基座外殼上的控制耦接器，以在將控制箱耦接到基座外殼后， 向外殼的腔室中的功率開關(guān)提供生成的控制信號。
現(xiàn)在參照圖18所示，以分解的和未裝配的視圖表示控制模塊 1800。控制模塊1800包括具有一個或多個在控制箱1802的外部形成 的柔性配合件1804的控制箱1802。一對柔性配合件1804A位于控制 箱1802的相對側(cè)，一對柔性配合件1804B位于控制箱1802的不同的 相對側(cè)。如圖所示，控制箱1802限定了下部1806，通過鍵或其它形 式，下部1806也適于耦接到或位于基座外殼的容納或耦接部分中。
控制箱1802、其下部1806以及一組或多組柔性配合件1804A和 1804B被配置為通過與柔性配合件1804的互連被容納或可釋放地耦接 到功率控制組件的基座外殼。在所示的實施例中，表示了兩對柔性配 合件。在這種實施例中，控制箱1802可以適用于配合多個基座外殼， 以使控制箱1802安裝在多個方向上，例如，或者與柔性元件1804A 接合或者與配合件1804B接合。在其它實施例中，單個配合件1804 可以適于耦接到基座外殼上。此外，下部1806可以包括一個或多個被 配置為與基座外殼接合的鍵結(jié)構(gòu)或者固定裝置1826，所述基座外殼適 于選擇性地容納這種鍵固定裝置1826。
控制箱1802包括用于覆蓋一個或多個控制模塊1810的腔室 1808，所述控制模塊1810可以是包括如上所述的例如PID開關(guān)控制 元件，或限制元件的一個或多個電子元件的PCB板。控制模塊1810 可以被水平地1810A或垂直地1810B保持在腔室1808中。蓋1814可 以被配置為可釋放地耦接到控制箱1802上。如所示的，蓋1814可以 包括一個或多個用于將控制模塊1810B耦接到外部導(dǎo)線、傳感器，或 通信總線507(未示出)的電連接器1816。如所示的，蓋1814可以包 括一個或多個連接器容納腔室1818，其用于容納至少一部分電連接器 1816并使電連接器連接到位于腔室1808中的PCB板1810B的PCB 板連接器或管腳上。如所示的，電連接器1816可以是被配置為容納 PCB板連接器的插頭管腳(male?pin)1812的插座(female?connector)。 在一些實施例中，連接器容納腔室1818可以包括穿過其中的用于各自 容納一個插頭管腳1812的獨立的孔?？刂葡?802和/或蓋1814也可 以包括被配置為一旦連接器1816被插入到連接器容納腔室1818中， 就固定地保持連接器1816的柔性連接器固定器1820。在一些實施例 中，每個PCB?1810B可以包括集成F端子插頭管腳組1812，插頭管 腳組1812可以被分別地安裝到PCB板上，從而PCB板1810B和連 接器插頭管腳1812產(chǎn)生兩面不同的PCB板。這就與許多被配置為單 純的右向或左向定位的PCB接頭不同。在這種方式中，一個或多個放 置在腔室1808內(nèi)的控制印刷電路板(PCB)可以通過連接器容納腔室 1818通用地連接。此外，在一些實施例中，連接器容納腔室1818可 以包括鍵耦接，以選擇性地容納相應(yīng)配置的插座1816。在這種方式中， 連接器容納腔室1818在其中提供預(yù)定方向的內(nèi)插頭，并因此連接到兩 面不同的PCB?1810B和板上的F端子插頭管腳1812。這些特征相結(jié) 合就為功率控制單元和其中的控制模塊1810B提供了增強(qiáng)的可操作性 和設(shè)計靈活性?？刂葡?802和或蓋1814可以包括多個通風(fēng)口1822， 以當(dāng)需要時實現(xiàn)熱通風(fēng)。
在一些實施例中，水平安裝的控制模塊1810A或類似的設(shè)備可以 通過開口1823或采用沿下部1806，例如在底部(在圖18中未示出， 但是由箭頭1824示意性地放置)放置的電接觸器1824，來提供電連 通性。這種開口1823或電接觸器1824被配置為當(dāng)控制單元1800耦接 到基座時與基座外殼的相應(yīng)部分進(jìn)行電接觸。此外，水平安裝的控制 模塊1810A可以包括一個或多個沿下部1806配置和放置的傳感器(未 示出)，以感測與控制組件或在其上放置控制單元1800的基座的操作 相關(guān)的特征。
在本發(fā)明的一些實施例中，功率控制系統(tǒng)包括具有被配置為可釋 放地容納控制單元的外殼和處于該外殼中用于接收具有“Hockey Puck”結(jié)構(gòu)的固態(tài)繼電器的腔室的基座。所述基座包括用于耦接到輸 入電源的輸入功率端、用于耦接到功率接收負(fù)載的輸出功率端以及用 于固定地和電耦接到輸入和輸出功率端以及所容納的固態(tài)繼電器的控 制端的耦接固定裝置?？刂茊卧慌渲脼榭刂乒虘B(tài)繼電器以選擇性地 將至少一部分在輸入功率端接收的功率提供給輸出功率端。控制單元 具有適于被可釋放地耦接到基座外殼的外殼。在被連接到基座的控制 單元的作用下，控制單元和基座中的每一個都被配置為將控制單元電 耦接到所容納的固態(tài)繼電器的控制端。
在本發(fā)明的一些實施例中，用在集成功率控制系統(tǒng)中的控制組件 具有包括外殼的基座，并且在所述外殼中限定了用于容納功率開關(guān)的 腔室?？刂平M件包括被配置為生成控制信號的控制模塊，所述控制信 號控制功率開關(guān)將功率選擇性地提供給功率負(fù)載?？刂葡浔慌渲脼槿?納控制模塊并適于可釋放地耦接到基座外殼上，并且控制箱被配置為 電耦接到基座外殼上的控制耦接器，以當(dāng)將控制箱耦接到基座外殼上 時，將生成的控制信號提供給外殼腔室內(nèi)的功率開關(guān)。
參照圖19所示，表示裝配好的上面關(guān)于圖18所述的控制單元 1800，其中蓋1814連接到控制箱1802上，多個連接器1816A、1816B 以及1816C位于連接器容納腔(未示出)內(nèi)并被連接器保持器1820 保持。放置裝配好的控制單元1800以耦接到具有外殼1902的基座 1901上。基座外殼1902包括適于容納控制箱1802的下部1806的控 制單元腔室1904。定位一個或多個基座固定裝置1908，固定裝置1908 適于耦接到一個或多個柔性配合件1804A上，以將控制單元1800可 釋放地耦接到基座外殼1902上。如上所述，基座外殼1902和控制箱 1802適于將控制單元機(jī)械和電耦接到基座外殼的各個元件上。參照圖 20A和20B將更好地理解這種耦接布置。
參照圖20A所示，基座外殼1902包括固態(tài)繼電器或用于容納SSR ?1402的功率開關(guān)腔室2002。在該實施例中，基座外殼1902和功率開 關(guān)腔室2002被形成需要的尺寸以使其適于完全容納SSR?1402，并具 有與SSR?1402基本相同的覆蓋區(qū)。如上所述，所屬技術(shù)領(lǐng)域已知SSR 1402具有“Hockey?Puck”結(jié)構(gòu)。SSR?1402包括用于連接到功率和控制 引線的螺釘座1404。同時，SSR?1402包括熱傳導(dǎo)基座2004和一個或 多個連接固定裝置2006，其中連接固定裝置2006用于將SSR?1402和 其熱傳導(dǎo)基座2004固定地耦接到散熱片1602上?；鈿?902被配 置為當(dāng)SSR?1402附加到散熱片1602上時，環(huán)繞和包圍SSR?1402。基 座外殼被配置為容納多個SSR?1402，其中每個SSR?1402具有從電端 子到熱傳導(dǎo)基座2004的不同的高度，同時仍然保證熱傳導(dǎo)基座2004 與散熱片1602的適當(dāng)接觸和要求的到螺釘座1404的電連通性。這可 以通過功率開關(guān)腔室2002實現(xiàn)，確定基座外殼的尺寸以具有用于最高 的SSR?1402的電連通性的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，同時還提供SSR的腔室深度以 使高度最小的SSR?1402能夠延伸到與散熱片1602相接觸的地方。
現(xiàn)在參照圖20B所示，基座外殼1902的頂視圖表示控制腔1904 及其電結(jié)構(gòu)以及基座外殼1902提供的相關(guān)耦接的詳細(xì)情況。定位一對 開關(guān)控制端2008以耦接到功率開關(guān)腔2002中容納的SSR開關(guān)1402 的控制器螺釘座1404。在該實施例中，一對螺釘2009耦接到螺釘座 1404上?？梢耘渲靡粚﹂_關(guān)控制端2008不僅電和機(jī)械耦接到螺釘座 1404上，而且可以將基座外殼1902固定地耦接到SSR?1402上。參照 圖20A所示，每個開關(guān)控制端2008可以包括被配置為電耦接到控制 單元電耦接器1824上的柔性或彈簧電耦接器2024以及被配置為當(dāng)開 關(guān)控制端被螺釘固定到螺釘座1404上時，則耦接到基座外殼1904的 一部分上的一個或多個外殼耦接固定裝置2026。
配置和定位一對功率端2010A和2010B以通過一對螺釘耦接到 SSR開關(guān)1402的功率端螺釘座1404上?；鈿?902包括用于將功 率端2010A耦接到外部功率端2014的匯流條2012。如將討論的，可 以將匯流條2012配置為不僅提供電連通性，而且提供基座外殼1902 到SSR?1402的固定耦接。第二匯流條2016將功率端2010B耦接到第 二外部功率端2018。也可以將第二匯流條2016配置為將基座外殼1902 固定地耦接到SSR?1402上。第二匯流條2016還可以包括電流感測部 分2020，并對其進(jìn)行配置和定位以當(dāng)控制箱1802與控制腔室1904放 置在一起時，提供與控制單元1800相關(guān)的電流傳感器感測的電流。功 率端的蓋2022可以用于覆蓋外部功率端2014和2018，以對不安全的 功率負(fù)載提供附加的安全性。參照圖20A所示，第一和第二外部功率 端2014和2018可以包括用于固定地耦接到導(dǎo)線或電傳導(dǎo)器的耦接固 定裝置。此外，基座外殼1902還可以包括外部連接腔室2028，關(guān)于 外部功率端2014和2018配置所述外部連接腔室2028，以容納耦接到 外部功率端2014和2018的導(dǎo)線導(dǎo)體中的一條。
在本發(fā)明的其它方面，功率控制系統(tǒng)包括基座，所述基座包括用 于可釋放地容納控制單元的外殼并限定用于容納功率開關(guān)的第一腔 室，用于容納專用接觸器的第二腔室、輸入功率端，被耦接的輸出功 率端以從所容納的功率開關(guān)的輸出端接收轉(zhuǎn)換的功率。基座還具有用 于耦接到所容納的功率開關(guān)的輸入和輸出控制端和多個電連接的控制 連接器。專用接觸器位于第二腔室內(nèi)并通過一部分電連接與輸入功率 端、容納在第一腔室內(nèi)的功率開關(guān)的輸入端以及輸出功率端串聯(lián)連接。 控制單元被配置為將控制信號提供給專用接觸器并將控制信號提供給 所容納的功率開關(guān)，以將至少一部分在輸入功率端接收的功率選擇性 地提供給輸出功率端。控制單元具有適于被可釋放地耦接到基座外殼 的外殼。在被可釋放地耦接到基座的控制單元的作用下，控制單元和 基座被配置為將控制單元電耦接到所容納的功率開關(guān)的控制端。控制 單元包括具有限制功能特性的限制元件，其中專用接觸器控制信號是 限制功能特性的函數(shù)。
現(xiàn)在參照圖21和22所示，表示類似于圖19和20的功率控制組 件的功率控制組件2100。然而，功率控制組件2100包括在基座外殼 中作為附加的功率開關(guān)功能的接觸器?；鈿?102被配置為可釋放 地耦接到控制腔室2103中的相同的功率控制單元1800，并且通常如 上所述具有鍵控、耦接以及互操作性。然而，在該配置中，功率控制 單元1800和基座外殼2102被配置為使功率控制箱1800關(guān)于基座外殼 2102內(nèi)容納的SSR?1402和功率開關(guān)腔室成90度定向。在一些實施例 中，控制箱1802和基座外殼2102之間的耦接利用一組不同的相對的 柔性件1804B(與圖19的柔性件1804A相比)。此外，在功率控制 組件2100中，集成散熱片2104和基座外殼2102被配置為具有基本相 同的覆蓋區(qū)。此外，應(yīng)該知道可以確定基座外殼和散熱片2104的寬度 的尺寸，以基本與基座外殼2102的功率開關(guān)腔室中容納的SSR?1402 的寬度相同。而且，例如用于將功率控制組件2100擰緊耦接到安裝表 面(未示出)的安裝板2106可以被附加到散熱片2104的下側(cè)。在一 些配置中，安裝板2106也可以適于耦接到DIN軌道上。
圖22提供了功率控制組件2100的分解透視圖?？梢耘渲媒拥剡B 接器2202以將地耦接到散熱片2104上。散熱片2104被配置為固定地 耦接到SSR?1404功率開關(guān)上，并與SSR?1404的熱表面2004熱匹配。 在該視圖中，將SSR?1404定向為跨過散熱片2104的寬度。同樣地， 基座外殼2102包括位于基座外殼2102下面并橫跨其寬度的功率開關(guān) 腔室2204(盡管在圖22中沒有示出，但是通過箭頭2204表示功率開 關(guān)腔室)，從而如前所述SSR?1402的控制功率螺釘座1404被定向為 偏離基座1902?90度?；鈿?102包括耦接到SSR?1404和耦接到 基座外殼2102的類似的開關(guān)控制端2008，開關(guān)控制端2008包括用于 電耦接到控制單元1800的電連接1824的彈簧或柔性連接器2024。
然而，由于第二功率開關(guān)腔室2210被配置為容納第二功率開關(guān)， 例如接觸器2212，因此功率控制組件2100中的功率控制端不同。第 二功率開關(guān)腔室2210的頂部或底部可以是開放的，以容納接觸器 2212。如所表示的，第二功率開關(guān)腔室2210的頂部是開放的并包括多 個被配置為與接觸器2212的接合部分2216耦接和接合的柔性閉鎖元 件2214。基座外殼2102包括功率接收部分2218，對其進(jìn)行對準(zhǔn)和配 置以容納來自電源的配線連接，從而耦接到接觸器2212的功率輸入端 2220。功率控制組件2100包括至少一個配置在接觸器2212的輸出部 分以直接地建立與輸出端2014的電連接的一個管腳的匯流條2222。 第二匯流條2224耦接到接觸器2212的另一個輸出管腳，以將接觸器 耦接到SSR?1402的輸入功率端。在接觸器2212的輸出端還可以配置 輔助抽頭2226，以實現(xiàn)對接觸器2212轉(zhuǎn)換的一部分功率進(jìn)行分流， 并將分出的功率提供給另一個外部功率負(fù)載或開關(guān)。輔助抽頭2226 可以是分離的元件或者可以被集成到所示的匯流條2222和2224中。
配置接觸器控制引線2228以包括用于耦接到控制端2232以操作 接觸器2212的接觸器耦接固定裝置2230。也可以配置柔性控制單元 耦接器2234并將其定位在基座外殼2102中，從而當(dāng)將控制箱1802 插入在基座外殼2102的控制腔2103中時，與控制單元1800的相關(guān)控 制導(dǎo)線進(jìn)行壓緊耦接。功率端的蓋2022可以用于覆蓋功率端2014和 2018。此外，接觸器蓋2234可以被配置為覆蓋包括容納在其中的接觸 器2212的第二開關(guān)腔室2210。而且，接觸器蓋2234可以包括用于向 輸入功率端2220提供保護(hù)的集成輸入功率端的蓋2236。而且，接觸 器蓋2234可以包括被配置為允許接入輔助抽頭2226而不移去接觸器 蓋2234的輔助抽頭端口2238。
同樣地，功率控制組件2100被配置為通過可以串聯(lián)連接的SSR 1402和接觸器2212提供完全集成功率控制。此外，功率控制單元1800 可以包括用于通過控制端2008控制SSR?1402的控制模塊1810，和用 于通過接觸器控制耦接器2234控制接觸器2212的限制或接觸器控制 模塊1810。在該實施例中，功率控制組件2100是完全集成在用于操 作SSR?1402和接觸器2212的具有最佳的覆蓋區(qū)的平臺中的，同時提 供了必須的熱消散。然而，在功率控制組件2100中，一旦將SSR?1404 耦接到散熱片2104和基座外殼2102上，就不需要手動導(dǎo)線連接。
與上述相類似，基座外殼2102和功率開關(guān)腔室2204被配置為容 納多種高度的SSR?1402。然而，在該配置中，基座外殼2102還包括 基座外殼樞轉(zhuǎn)部分2240，以當(dāng)通過耦接器2242在外殼2102的接觸器 端(即，遠(yuǎn)離SSR?1402的一端)進(jìn)行二級耦接并耦接到散熱片2104 時，使基座外殼2102樞轉(zhuǎn)。
在圖22所示的一個實施例中，電流傳感器1824能夠感測SSR ?1402提供給輸出功率端2014和/或2018的電流。作為感測電流的函數(shù)， 接收感測的與功率負(fù)載120相關(guān)的限制特性的限制控制模塊也能夠控 制接觸器2212。由于SSR?1402一般在閉合或?qū)顟B(tài)會發(fā)生故障， 這就能夠為功率控制組件2100提供附加的安全性。向SSR?1402提供 控制信號的開關(guān)控制模塊能夠確定其控制狀態(tài)是打開的模式并且確定 SSR?1402繼續(xù)提供電流。同樣地，開關(guān)控制模塊能夠確定SSR?1402 已經(jīng)發(fā)生故障并且提供報警或錯誤信號或消息。限制或接觸器控制模 塊能夠接收SSR故障信號或消息，并且打開接觸器以停止將輸入功率 提供給SSR?1402或提供給功率負(fù)載120。這種互操作性僅是通過集成 功率控制組件2100獲得的特性和功能所實現(xiàn)的一個特性和功能。
參照圖18-22所示，在本發(fā)明的其它實施例中，本發(fā)明包括裝配 功率控制組件的方法，所述方法包括將具有“Hockey?Puck”結(jié)構(gòu)的固 態(tài)繼電器1402插入到由具有外殼1902或2102的基座所限定的腔室 1904或2103中，將輸入功率端耦接到固態(tài)繼電器1402的輸入端以及 將輸出功率端耦接到固態(tài)繼電器1402的輸出端。所述方法還包括將第 一控制附加固定裝置2008A耦接到固態(tài)繼電器1402的第一控制端 1404，將第二控制附加固定裝置2008B耦接到固態(tài)繼電器1402的第 二控制端1404以及將具有控制箱1802的控制單元1800插入到基座外 殼1902或2102中?？刂葡?802和基座外殼1902或2102被配置為將 插入的控制單元1800可釋放地耦接到基座上，從而插入控制單元1800 的步驟包括將控制單元1800壓緊耦接到第一控制附加固定裝置 2008A和第二控制附加固定裝置200B，并實現(xiàn)控制單元1800和固態(tài) 繼電器1402的每個控制端1404之間的電連接。
根據(jù)本發(fā)明的不同實施例，如這種裝配所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已知 的，在上面通過圖18-22描述了裝配功率控制組件，例如功率控制組 件1900和2100的類似過程和步驟。
在一些實施例中，至少部分地由于上述的系統(tǒng)集成和元件處理功 能，因此功率控制組件的元件和模塊包括各種特性。在另一些實施例 中，功率控制組件包括傳感器多路復(fù)用器，其包括多個通道開關(guān)以將 多個傳感器輸入合并到單個模/數(shù)(A/D)通道。在一種配置中，第一 多路復(fù)用器與第二多路復(fù)用器并聯(lián)耦接。這些多路復(fù)用器從獨立的通 信選擇電路接收控制信號。這些多路復(fù)用器的輸入用于確定限制元件 的限制動作。當(dāng)以這種配置連接和控制兩個多路復(fù)用器時，限制元件 確定通道選擇電路是否正確地執(zhí)行操作。如果通道選擇電路正確地執(zhí) 行操作，則產(chǎn)生的到A/D通道的輸入將產(chǎn)生OPEN傳感器狀態(tài)。根據(jù) 該信號，限制控制元件可以應(yīng)用限制功能。
如所討論的，部分地由于減少接頭或連接點的數(shù)量而減少用戶交 互以及改進(jìn)剩余接頭的可靠性，功率控制組件的以及功率控制組件內(nèi) 的元件或模塊之間的集成機(jī)械和電連通性提供了改進(jìn)的連通性。元件 間的連通性提供了改進(jìn)的通信，這就實現(xiàn)了例如，內(nèi)部系統(tǒng)診斷、配 置管理、系統(tǒng)和元件管理、先進(jìn)的功能、機(jī)械調(diào)整以及客戶定制設(shè)計。 此外，在元件內(nèi)包括元件或模塊處理系統(tǒng)為每個元件并在單元或系統(tǒng) 中提供了更高級的功能。在其它的特征中，這些功能包括數(shù)據(jù)建模、 系統(tǒng)建模以及系統(tǒng)配置管理。
在另一個實施例中，用于連接到外部設(shè)備，例如傳感器的接頭或 端子可以利用組接頭(gang?connection)。組接頭以最少的用戶參與 和最小的空間提供了多個設(shè)備的連接。在這種配置中，將例如傳感器 的設(shè)備成組接頭到共同的端子或連接點上就減少了連接點和可能的接 點故障的總數(shù)。
在另一個實施例中，可以在功率控制組件的一個或多個實施例中 利用和配置定制的或?qū)Ｓ玫腟SR配置或連接方法。在SSR功率控制 組件的實施例中，一個或多個元件能夠提供電氣接地，或者接地可以 是懸浮的。在所述的SSR實施例中，功率控制組件在連續(xù)的擠壓下提 供多個元件耦接，從而對于它們之間的不同連接不需要每個模塊或每 個元件的用戶交互或輸入。
在另一個實施例中，可以布置功率開關(guān)和限制接觸器的組合，從 而在并聯(lián)電路中將限制開關(guān)和功率開關(guān)組合到功率負(fù)載上。在這種實 施例中，在接通或斷開電源到功率負(fù)載的連接期間，功率開關(guān)作為主 要的負(fù)載開關(guān)。該實施例可以提供無弧特性。除了無弧的好處外，該 實施例包括相同的減少導(dǎo)線和配線錯誤的特點。
功率控制組件的元件和模塊可以包括一個或多個設(shè)備，例如需要 設(shè)備供電的電路或處理系統(tǒng)。在這種情況下，用于內(nèi)部系統(tǒng)操作的設(shè) 備供電可以派生地從來自電源接收的輸入功率得到，可以從專用的電 源輸入接收，或者可以從例如WatBusTM的通信鏈路獲得能量。在許 多實施例中，這些設(shè)備通常對功率要求非常低并且需要非常少的電流。 在另一個實施例中，用于操作或激勵功率開關(guān)繼電器以驅(qū)動大電流接 觸器的相同的低電流可以用于設(shè)備供電。
在一些實施例中，一個或多個這些內(nèi)部和外部連接可以包括傳感 器、監(jiān)測或反饋機(jī)制，以為功率控制組件或系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)，或 組件的操作者提供關(guān)于屬于預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)或特征(例如扭矩)的連接完整 性的反饋。一個或多個連接特征可以是相同的，例如報警指示的一個 或多個操作可以是響應(yīng)連接特征而被啟動的。在另一個實施例中，系 統(tǒng)或元件的診斷操作或處理利用一個或多個特征在功率控制組件內(nèi)部 提供連接診斷，以進(jìn)行解決問題、隔離故障、管理配置以及進(jìn)行維護(hù)。
一個或多個元件具有可操作的或通信接口，以與功率控制組件和 系統(tǒng)中的其它元件進(jìn)行通信。每個元件可以具有多種形式或模型，這 些形式或模型具有不同的特征、功能以及模塊的組合。然而，在功率 控制組件內(nèi)，每個元件的每個模型或形式將與任何其它元件的任何和 所有模型和形式聯(lián)系并可操作地耦接。同樣地，每個元件的每種形式 或模型可以用在功率控制組件中并以靈活的方式進(jìn)行組合，以滿足用 戶應(yīng)用對于功率控制組件的要求。此外，結(jié)合元件間的連通性和元件 的自識別性，功率控制組件中的所有或更少的元件既可以是向前兼容 又可以是向后兼容的。
在一些實施例中，如這里所述的功率控制組件將使得用戶能夠容 易地識別功率控制組件中的各個元件和模塊。
在另一個實施例中，集成組合的功率控制組件包括集成熱傳輸管 理。功率控制組件的每個元件包括熱傳輸組件，當(dāng)所述熱傳輸組件與 其它元件裝配在一起時則將熱傳導(dǎo)到一個或多個散熱片中。在一個實 施例中，由于功率開關(guān)元件可以包括與功率開關(guān)元件的安裝相結(jié)合的 集成散熱片或構(gòu)造，因此一個單元可以利用功率開關(guān)元件作為單元的 散熱片。在另一個實施例中，單元中的一個或多個元件可以包括或由 下述組成：可以作為單元或元件的散熱片的熱導(dǎo)向材料。這種材料的 熱操作類似于二極管的電操作，在一個方向上屏蔽熱傳輸而在另一個 方向上允許進(jìn)行熱傳輸。在一個實施例中，熱導(dǎo)向材料可以作為通道， 將熱量從單元內(nèi)的元件傳輸?shù)骄哂懈蟊砻妗⒏眠M(jìn)行熱傳輸?shù)脑?上，從而改進(jìn)熱傳輸?shù)男Ч⒄麄€單元內(nèi)聚集的熱量降低到最小。
在一些實施例中，功率控制組件中的元件間和/或模塊間的連接 包括作為整體用于每個元件和功率控制組件的集成電磁力(EMF)、 電磁干擾(EMI)以及熱屏蔽。在一個這種實施例中，功率控制組件 外殼或蓋可以被集成到每個元件中，從而當(dāng)對其進(jìn)行組合時，集成外 殼提供這些屏蔽功能中的一種或多種。此外，外殼還可以防止操作者 的干涉或與導(dǎo)線、接頭，或關(guān)鍵元件的接觸。在一個實施例中，用于 將互連的導(dǎo)線接合到單元或元件的外殼或裝置可以防止變得與功率控 制組件或其元件的連接器相脫離的導(dǎo)線引線的物理移動。
例如，在集成功率控制組件的一些實施例中，一個或多個外殼提 供了各個元件的機(jī)械和電連通性。這種外殼可以由模制的或機(jī)械加工 的材料，例如塑料構(gòu)成，其提供了功率開關(guān)(表示為SSR或接觸器)、 控制器和限制元件的幾何結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系并且包括適于傳導(dǎo)氣流的氣 管的幾何結(jié)構(gòu)。當(dāng)裝配這些組合的外殼時，就能夠提供這種氣管，即 將會在功率開關(guān)元件的上表面上垂直地傳導(dǎo)氣流。氣流來自垂直地位 于功率開關(guān)的熱量生成點之下的入口。這種氣流還會通過在塑料部分 的幾何結(jié)構(gòu)中形成的氣流柵格幾何結(jié)構(gòu)垂直地通過功率控制組件流 出。由于直接(垂直地)處于功率開關(guān)熱量生成區(qū)域之上的導(dǎo)管區(qū)域 的體積更加膨脹，因此定向柵格和相應(yīng)的入口和出口通風(fēng)口就促進(jìn)了 氣流速度的增加。元件的幾何結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了自然傳導(dǎo)，并且當(dāng)空氣從功 率開關(guān)的收縮區(qū)域經(jīng)過向上到達(dá)更加開放的區(qū)域(柵格區(qū)域)并到達(dá) 出口的通風(fēng)點時，這種自然傳導(dǎo)就促進(jìn)了空氣速度的增加。采用塑料 的實施例和相鄰的功率開關(guān)模塊提供了實現(xiàn)這種熱管理機(jī)制所必需的 導(dǎo)管幾何結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)的組件相比，這種具體的實施例實現(xiàn)了改進(jìn)的 功率開關(guān)冷卻的目的。
在一個實施例中，功率開關(guān)元件可以是具有集成積分譜線電壓和 /或負(fù)載電流感測模塊和功能的接觸器模塊。在另一個實施例中，功率 開關(guān)元件可以包括集成限制開關(guān)模塊。在一個或多個實施例中，功率 開關(guān)或接觸器元件使得選擇性地從電源向功率負(fù)載提供功率。作為預(yù) 定義的閾值限制的函數(shù)，具有限制模塊的接觸器元件還提供限制開關(guān) 的功能。這種限制模塊可以包括溫度感測功能，或者可以是電壓或電 流傳感器。僅作為一個例子，限制模塊可以利用電流監(jiān)測器，如工業(yè) 上已知的，所述電流監(jiān)測器包括電流互感器、霍爾效應(yīng)傳感器或GMS 設(shè)備-非電路斷路器型。
一些實施例包括一個或多個用于與外部傳感器進(jìn)行通信的傳感 器接口，所述外部傳感器用于感測與用戶應(yīng)用或操作相關(guān)的外部操作。 在另一個實施例中，可以至少部分地將傳感器集成到功率控制組件中。 在一些情況下，傳感器可以提供或者功率控制組件可以確定與功率控 制組件接口的傳感器的類型。在這種情況下，作為傳感器類型函數(shù)， 功率控制組件可以調(diào)整或重新配置一個或多個操作參數(shù)、簡檔，或配 置。僅作為一個例子，功率控制組件可以確定傳感器的類型并優(yōu)化一 個或多個溫度測量或范圍的函數(shù)或接口，以最優(yōu)化與溫度測量輸入相 關(guān)的溫度測量函數(shù)或功率控制函數(shù)的性能。
功率控制組件的每個元件為互連的元件提供進(jìn)行自識別的元件 數(shù)據(jù)，從而為互連的元件提供與所有互連的元件相關(guān)的元件識別數(shù)據(jù)。 可以通過通信鏈路，通過鄰近的開關(guān)或識別設(shè)備，或者通過包括用戶 輸入接口的另一種接口傳輸這種元件數(shù)據(jù)。
元件數(shù)據(jù)可以包括元件的類型、模塊數(shù)量、制造商、軟件版本、 特征、函數(shù)、序列號、簡檔、配置數(shù)據(jù)、元件模塊數(shù)據(jù)、客戶應(yīng)用數(shù) 據(jù)。此外，功率控制組件的一個或多個元件可以將元件數(shù)據(jù)和與其自 己和所有互連的元件相關(guān)的數(shù)據(jù)提供給第三方元件，從而在功率控制 組件的所有元件中分布元件數(shù)據(jù)。同樣地，每個元件檢測和識別功率 控制組件內(nèi)的每個其它元件。這種信息可以被存儲在每個元件的存儲 器中并且可以用于更新功率控制組件的簡檔或配置。此外，為進(jìn)行比 較、參考、選擇或作為默認(rèn)操作，也可以存儲以前的或預(yù)先確定的元 件數(shù)據(jù)、配置數(shù)據(jù)，或系統(tǒng)簡檔。
在一些實施例中，功率控制組件和/或系統(tǒng)包括自識別能力和其 集成功能。參照圖23和24所示，具有CPU?2302的功率控制組件2300 可操作地連接到輸入/輸出模塊2304A-C，輸入/輸出模塊2304A-C具 有與包括功率控制組件2300的多個元件相關(guān)的連通門2306A-C。在為 功率控制組件上電之前，元件中的每個連通門2306打開。當(dāng)上電時， 功率控制器2302通過通信總線507向每個I/O模塊2304廣播消息。 一個這種消息可以是“下一個模式“消息。第一物理連接的I/O模塊 2304A接收該消息并從消息中提取其節(jié)點地址。作為響應(yīng)，I/O模塊 2304關(guān)閉其相關(guān)的門2306A，從而將第二模塊2304B連接到通信總線 507和連接到控制器2302。I/O模塊2304A響應(yīng)下一個模式消息將“識 別消息”發(fā)送到控制器2302。接著I/O模塊2304A能夠根據(jù)將來的廣 播對其進(jìn)行關(guān)閉。重復(fù)每個操作步驟，直到關(guān)閉所有門2306，并且控 制器2302沒有接收到任何響應(yīng)，從而指示沒有其它的元件2304連接 到通信總線507上。
在功率控制組件中具有用于每個元件的元件數(shù)據(jù)的功率控制組 件或元件可以存取數(shù)據(jù)并確定響應(yīng)中的可操作的或診斷操作。這種操 作可以包括提供反饋、啟動指令、啟動診斷、啟動維護(hù)、啟動報警或 與最佳準(zhǔn)則、最佳簡檔或優(yōu)選配置或設(shè)置一致的消息。
根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，在功率控制組件啟動過程中，集成功 率控制組件能夠生成輸入/輸出配置列表?？梢陨奢斎?輸出報頭， 并且在表1中可以得到用于第一元件的I/O數(shù)據(jù)，在表2中可以得到 用于第二元件的I/O數(shù)據(jù)。圖25表示這種輸入/輸出數(shù)據(jù)表2500的一 些實施例。如所示的，元件數(shù)據(jù)表2502包括在通信總線507上用于每 個元件的數(shù)據(jù)地址。其它的數(shù)據(jù)項可以包括例如，具有輸入和輸出的 相關(guān)設(shè)備數(shù)量的標(biāo)識、輸入屬性以及輸出屬性。對于每個輸出2504 A-N和每個輸入2506?A-N，屬性可以包括類型、支持類型的列表、數(shù) 據(jù)以及用于每個輸入的數(shù)據(jù)單元。這些可以與初始的或默認(rèn)值相關(guān)聯(lián) 或者與具體的用戶應(yīng)用相關(guān)聯(lián)。
在這種方式中，當(dāng)元件接收互連的元件數(shù)據(jù)時，能夠?qū)ζ洳僮骱?功率控制組件的操作進(jìn)行分析，以保證包括功率控制組件的元件組合 能夠提供有效的和高效率的操作和接口。此外，元件能夠觸發(fā)或禁止 總體上與互連元件或功率控制組件的能力一致的特征和功能。在這種 方式中，功率控制組件能夠進(jìn)行重新配置，以根據(jù)每個元件的能力將 功率控制組件的功能發(fā)揮到最佳。作為接收到的互連元件數(shù)據(jù)的函數(shù)， 一個或多個元件能夠調(diào)整參數(shù)、操作或接口。
而且，利用通信總線507和接口，兩個互連的元件能夠彼此進(jìn)行 協(xié)商，以建立優(yōu)化的或預(yù)定的互連。這種協(xié)商可以是算法、表格，或 判定流程或圖表的函數(shù)。
由于功率控制組件中的每個元件都可以得到所有的元件數(shù)據(jù)，因 此作為可得到的元件數(shù)據(jù)的函數(shù)，每個元件和功率控制組件或功率控 制系統(tǒng)(具有多個功率控制組件)可以作為整體進(jìn)行自配置?？梢栽?最初的系統(tǒng)設(shè)置時、安裝附加的或替換元件時、發(fā)生例如故障的事件 時、或者重新啟動時，或者根據(jù)從用戶或遠(yuǎn)程系統(tǒng)接收重配置輸入， 來啟動這種自配置。例如，第二元件可以被具有附加功能的新版本的 第二元件代替。同樣地，當(dāng)插入替換的第二元件時，功率控制組件內(nèi) 的其它元件能夠識別進(jìn)行替換的第二元件具有新的能力，并且因此在 其自己的元件中激活潛在的能力。
而且，由于功率控制組件中的每個元件可以了解互連的元件，因 此元件就可以包括與這些互連元件相關(guān)的操作數(shù)據(jù)，從而就能夠總體 上確定、估計，或推測在互連的元件中或功率控制組件中產(chǎn)生的狀態(tài) 或動作，而不需要實際地接收指示或消息。通過利用這些元件數(shù)據(jù)， 一個或多個元件能夠生成高級的診斷、分析、參數(shù)以及特征，從而對 系統(tǒng)級診斷和操作提供改進(jìn)的高級控制。
在自識別的一個示例性實施例中，使功率控制組件或系統(tǒng)中的一 個元件物理地接近另一個元件就能夠自激勵特征和功能。例如物理接 近的開關(guān)可以是磁性開關(guān)。例如，第一元件可以包括磁性操作的開關(guān)， 對其進(jìn)行定位以識別與第二元件相關(guān)的磁鐵，從而當(dāng)在功率控制組件 中組合第一和第二元件時，就完成了第一元件中的電路，因此在第一 元件中提供鄰近指示，即第二元件耦接到其上。當(dāng)出現(xiàn)這種鄰近指示 時，可以觸發(fā)或禁止第一模塊中的一個或多個特征。
作為這種實施例的一個例子，功率控制組件中的限制控制器可以 對受控的具體加熱器類型設(shè)置限制響應(yīng)。作為響應(yīng)，功率控制組件內(nèi) 的控制器設(shè)置一個高的起點限制。作為一個實施例的另一個例子，PID 控制器調(diào)節(jié)起點和限制設(shè)置之間的變化，以最小化或消除可以產(chǎn)生或 導(dǎo)致限制動作的過調(diào)節(jié)。
在又一個實施例中，當(dāng)功率控制組件、系統(tǒng)或元件不能進(jìn)行自配 置或者出現(xiàn)錯誤時，元件就可以將存儲的數(shù)據(jù)用于具有存儲的元件數(shù) 據(jù)的一個或多個元件，來進(jìn)行重新配置。在這種情況下，一個或多個 元件能夠存取一個或多個默認(rèn)的或現(xiàn)有配置、信息或簡檔，以通過用 默認(rèn)的或現(xiàn)有的簡檔或配置替換當(dāng)前的配置、信息或簡檔，來恢復(fù)元 件。
在另一個實施例中，功率控制組件能夠識別加熱器的類型或加熱 器的操作，并且為操作者或其它元件、系統(tǒng)或功率控制組件推薦或確 定優(yōu)選的或希望的啟動或操作特征，例如推薦軟啟動或更慢的升溫速 率(ramp?rate)，或者啟動如除濕(bake?out)的另一個操作。作為 另一個例子，根據(jù)傳感器類型，可以確定溫度范圍或功率水平，以提 供改進(jìn)的控制。
在另一個實施例中，功率控制組件能夠自動地進(jìn)行重新配置以根 據(jù)傳感器類型或操作、或根據(jù)用于傳感器或傳感器類型的具體的溫度 測量或范圍，來優(yōu)化性能。作為一個這樣的例子，功率控制組件可以 具有多個與其相關(guān)的傳感器。在一個配置中，多個傳感器可以包括不 同的傳感器類型，例如K型傳感器和E型傳感器?？善叫械夭贾肒 型傳感器和E型傳感器。為了控制功率控制組件或其元件的一個或多 個操作，系統(tǒng)可以在全部操作范圍內(nèi)利用來自K型傳感器的信號，但 是在受控的范圍內(nèi)利用來自E型傳感器的信號，以提供改進(jìn)的溫度識 別和分辨率。
作為加熱器元件負(fù)載應(yīng)用的一個例子，可以利用熱電偶來控制溫 度。然而，功率控制組件能夠利用或轉(zhuǎn)換到另一個傳感器或另一種傳 感器類型，以在關(guān)鍵的控制點或范圍改進(jìn)系統(tǒng)測量。例如，在功率控 制組件操作或控制的關(guān)鍵點處，系統(tǒng)能夠利用壓力或流量傳感器，而 不是溫度傳感器。
在另一個例子中，功率控制組件可以包括多個傳感器和傳感器類 型?？梢岳每刂品椒?，例如比例分配方法或算法，來控制一種傳感 器類型到另一種傳感器類型的轉(zhuǎn)換，以管理、減少、減輕或消除傳感 器和轉(zhuǎn)換干擾。例如，在從0到100％的范圍內(nèi)以不同的增量，斜變 地或可變地控制從100％的傳感器A到100％的傳感器B的轉(zhuǎn)換。
在又一個實施例中，控制元件被配置為監(jiān)測獨立的溫度傳感器， 限制元件被配置為監(jiān)測第二獨立的溫度傳感器。限制元件將其傳感器 的溫度信息與控制元件的傳感器的溫度信息相比較。如果確定兩者的 差別變化大于預(yù)定的量，則限制元件啟動例如對準(zhǔn)或通知的動作。該 實施例提供了一種保證熱系統(tǒng)保持在安全的溫度狀態(tài)下的冗余方法。
在另一個實施例中，功率控制組件中的元件可以包括導(dǎo)線自動對 準(zhǔn)的能力。該元件可以具有一個或多個在用戶安裝期間被導(dǎo)線連接的 導(dǎo)線接頭。然而，一些導(dǎo)線接頭可能需要特殊的連線順序或極性。在 這種情況下，元件可以測試或檢測導(dǎo)線接頭，并識別一個或多個導(dǎo)線 端是錯誤的。元件或系統(tǒng)能夠向用戶提供例如指示燈或消息的指示。 在其它實施例中，元件可以重新配置接口或內(nèi)部連接或邏輯路徑，例 如交換、調(diào)換，或顛倒錯誤連線的導(dǎo)線接頭，而不需要用戶的參與。 作為一個例子，傳感器可能具有帶極性的引線。當(dāng)傳感器的引線被連 接到功率控制組件或元件的接頭端上時，該元件可以檢測到錯誤的極 性并自動地交換引線，以糾正錯誤的連線和提供連續(xù)的操作，而不需 要用戶的參與。
如所討論的，功率組件或功率控制系統(tǒng)中的每個元件可以包括處 理器、存儲器，和/或通信接口。在一些實施例中，一個元件不僅可以 監(jiān)測或識別其自身操作中的發(fā)生事件，而且可以了解包括功率控制組 件的一個或多個其它元件的現(xiàn)在和過去發(fā)生的事件。這些事件可以包 括診斷參數(shù)發(fā)生的事件，例如狀態(tài)的改變、模式的改變、情況的改變、 發(fā)生故障、現(xiàn)場參數(shù)的改變、現(xiàn)場操作特征的改變、越過閾值的現(xiàn)場 參數(shù)的值、報警、警報以及越過閾值的現(xiàn)場操作特征的值。
同樣地，功率控制組件的元件可以包括用于對系統(tǒng)或元件的操作 或狀態(tài)進(jìn)行診斷的一個或多個系統(tǒng)或元件診斷模塊。在一個示例性實 施例中，這種診斷結(jié)果可以包括與校準(zhǔn)、簡檔、配置、系統(tǒng)管理以及 系統(tǒng)操作相關(guān)的參數(shù)。
診斷模塊可以包括例如算法、程序、人工智能模塊、建模模塊、 映射、圖形分析、規(guī)則、比較器以及查找表，以對系統(tǒng)或元件進(jìn)行診 斷。在一個這種實施例中，診斷模塊可以包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、經(jīng)驗數(shù)據(jù)、 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)、模糊邏輯電路、神經(jīng)模糊電路、多項式算法、剩余壽命算 法、人工智能模塊、建模模塊以及統(tǒng)計功能。
在另一個實施例中，功率控制組件或元件可以類似地提供其它的 內(nèi)部功能，包括：問題解決方法、故障檢測、故障隔離、根本原因、 設(shè)置、限制、閾值、校準(zhǔn)、失效預(yù)測、維護(hù)過程、確認(rèn)、檢驗、可追 溯性、自動配置、體系結(jié)構(gòu)對準(zhǔn)、指紋、標(biāo)識、理論建模、自管理以 及自調(diào)整規(guī)則。
作為功率控制組件診斷的一些實施例的另一個例子，控制組件可 以包括一個或多個溫度測量裝置，其用于測量從功率開關(guān)傳輸?shù)较嚓P(guān) 的散熱片的熱量、導(dǎo)線接頭的溫度，或接口溫度。
在另一個實施例中，功率控制組件或其一個或多個元件可以臨時 地重新配置接口、參數(shù)，或程序，以將模塊、元件或功率控制組件布 置為測試或診斷布置。例如，可以串聯(lián)布置一個或多個元件以通過排 除處理來隔離故障。作為一個例子，在功率控制組件實施例中，可以 與電源電壓串聯(lián)布置熔絲、功率開關(guān)、限制開關(guān)以及保護(hù)設(shè)備，并且 測試每個元件之間的互連點以識別哪個元件發(fā)生了故障。
功率控制組件的一個實施例提供了元件的連接或裝配，其包括指 示正確地和完整地裝配組件并且已完成所有要求的端子和連接并適于 進(jìn)行操作的信號或指示。所示指示可以是電信號、消息、信號音，或 可聽見的指示，信號燈或標(biāo)記。
在一些實施例中，功率控制組件可以包括初始的和繼續(xù)的功率環(huán) 系統(tǒng)檢驗，例如當(dāng)對加熱元件供電時，對熱環(huán)路進(jìn)行檢驗。
在裝配了功率控制組件的元件和/或其元件后，功率控制組件可 以自動地或當(dāng)用戶啟動時，在激活應(yīng)用功率或?qū)⒐β侍峁┙o功率負(fù)載 之前，自檢驗元件耦接和適當(dāng)?shù)墓δ?。例如，?dāng)首先裝配功率控制組 件時，每個元件自檢驗適當(dāng)?shù)膬?nèi)部操作和配置，并且同時檢驗與其它 元件一致的適當(dāng)?shù)倪B接和特征，從而這些元件的組合能夠提供需要的 系統(tǒng)級簡檔和特征。每個元件、功率控制組件，或功率控制系統(tǒng)也可 以檢驗每個連接，包括電源和功率負(fù)載的連接，是否安全并且處于預(yù) 定義的規(guī)范內(nèi)。在完成這些檢驗之后，對限制模塊和/或功率開關(guān)進(jìn)行 授權(quán)或者使其啟動供電模塊，以將輸入功率提供給功率控制組件所服 務(wù)的功率負(fù)載，或功率控制組件所服務(wù)的負(fù)載。這種檢驗可以在系統(tǒng) 安裝、系統(tǒng)供電、其它預(yù)定的事件和時間、當(dāng)出現(xiàn)報警或故障時，以 周期的間隔或連續(xù)地進(jìn)行。此外，在一些實施例中，功率控制組件可 以包括指示器，例如標(biāo)記或指示燈或信號，如采用綠色信號燈指示適 當(dāng)?shù)倪B接和安裝，和/或采用閃爍的綠色信號燈指示在具體的連接中如 果需要已經(jīng)實現(xiàn)適當(dāng)?shù)臉O性。
而且，當(dāng)在檢驗過程中要求對檢驗的問題進(jìn)行識別時，功率控制 組件、其元件或功率控制或操作系統(tǒng)能夠啟動元件級或系統(tǒng)級的診斷 或維護(hù)例程，以通過自啟動的問題解決程序確定問題來源。在一些實 施例中，如果可能，組件還可以進(jìn)行重新配置，以消除或隔離問題。
作為一個實施例的例子，功率控制組件可以檢驗所有的功率連接 都被固定到適當(dāng)?shù)慕宇^上。控制器可以將最近的讀數(shù)與以前的讀數(shù)相 比較，并識別接頭的退化，這種退化可以由溫度的增加、接頭兩端電 壓差的增加指示，或者可以檢測到電源線或功率負(fù)載線的偏轉(zhuǎn)或應(yīng)力 的增加。當(dāng)識別了一個問題時，系統(tǒng)就能夠在發(fā)生故障之前診斷出可 能的功率引線故障，并啟動預(yù)防性的維護(hù)操作或例行程序，或者能夠 提供警報、指示、或消息，以防止導(dǎo)致失效狀況的故障。
在一些實施例中，功率控制組件可以利用功率控制組件的集成性 質(zhì)來提供新的功率控制功能。作為一個例子，功率控制系統(tǒng)的功率控 制組件能夠提供僅對溫度進(jìn)行功率限制的設(shè)備以前沒有提供的新的限 制功能。通過在功率控制組件中補充功率控制元件的集成性質(zhì)，除了 溫度之外，還可以感測或確定功率控制操作特征或操作事件。限制模 塊的限制功能可以至少部分地基于一個或多個這些功率控制操作特征 和/或操作事件。
與限制模塊相關(guān)的溫度傳感器可以是被配置為感測溫度的任何 傳感器，包括熱電偶、電阻溫度檢測器(RTD)、二極管、半導(dǎo)體傳 感器、諧振式溫度傳感器、紅外傳感器、熱敏電阻以及晶體管。
功率控制組件還可以包括測量其它特征或識別事件的發(fā)生的傳 感器，包括壓力傳感器、流量傳感器、應(yīng)力傳感器、運動傳感器、位 置傳感器、電壓傳感器、電流傳感器、霍爾效應(yīng)傳感器、磁強(qiáng)度傳感 器、氣體傳感器以及化學(xué)特性傳感器。
功率控制操作特征可以包括阻抗、電流、電壓、霍爾效應(yīng)電壓、 能量、質(zhì)量、功率(其中包括電功率)、電容、電感、磁阻、相位、 定時、頻率、時間、模式、狀態(tài)、失效、報警、警報、狀況、磁強(qiáng)度、 數(shù)據(jù)以及參數(shù)。
功率控制組件或系統(tǒng)操作事件可以包括狀態(tài)的改變、模式的改 變、情況的改變、失效、現(xiàn)場參數(shù)的改變、現(xiàn)場操作特征的改變、超 過閾值的現(xiàn)場參數(shù)的值、報警、警報以及超過閾值的現(xiàn)場操作特征的 值。
而且，利用功率控制組件的通信總線507，限制功能可以從現(xiàn)場 設(shè)備接收操作特征或發(fā)生事件的指示，所述現(xiàn)場設(shè)備處于功率控制組 件的外部，但是可以與功率控制組件的用戶應(yīng)用相關(guān)聯(lián)?？梢灾苯拥?或間接地從驅(qū)動裝置、加速器、閥門定位器、包括壓力計的測量裝置、 電磁線圈、電源、加熱器、包括電磁閥的閥門、測量儀、電動機(jī)、泵、 包括熱控開關(guān)的開關(guān)、熔絲以及存儲器設(shè)備接收信息。此外，可以從 制造系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)、裝配系統(tǒng)、處理系統(tǒng)、操作控制系統(tǒng)、資產(chǎn)管 理系統(tǒng)、包括預(yù)測維護(hù)系統(tǒng)的維護(hù)系統(tǒng)以及監(jiān)控和數(shù)據(jù)獲取(SCADA) 系統(tǒng)接收信息。在這種實施例中，限制功能可以至少部分地是接收的 信息的函數(shù)。
與基于溫度的限制系統(tǒng)相同，可以將這些特征、參數(shù)，或事件中 的一項或多項組合在表格、算法，或其它規(guī)定中，以保證功率控制組 件的完整性、應(yīng)用操作的完整性以及提供改進(jìn)的效率和安全性。
在一個實施例中，限制功能通過模塊間的連接和通信，向輸入功 率提供操作上的限制。當(dāng)操作特征或操作事件指示限制發(fā)生、狀態(tài)， 或狀況時，對將功率提供給功率負(fù)載的限制保持?jǐn)嚅_，從而防止將功 率提供給功率負(fù)載。系統(tǒng)對功率控制組件進(jìn)行監(jiān)測，并且僅當(dāng)沒有出 現(xiàn)限制狀況時才解除限制功能。這種操作可以當(dāng)所有的功率控制組件 的元件和功率控制系統(tǒng)的單元或組件都可以進(jìn)行操作時，或者當(dāng)清除 了預(yù)定的限制條件時進(jìn)行。
功率控制組件可以檢測數(shù)據(jù)并提供反饋以將實際值與期望值進(jìn) 行比較。在這種情況下，與組件相關(guān)的組件或控制元件能夠確定它們 之間的差別，并且作為確定的差別的函數(shù)采用適當(dāng)?shù)幕蛞汛_定的操作。 這就可能包括確定在限制傳感器或控制傳感器上發(fā)生材料累積，這種 材料累積可能削弱傳感器的能力。
在一些實施例中，元件或元件或系統(tǒng)的操作也可以利用元件狀態(tài) 數(shù)據(jù)和信息，來改進(jìn)一項或多項操作。例如，如果在例如PID的控制 器的控制作用中，在限制元件中產(chǎn)生限制操作，則控制器元件能夠中 斷積分終結(jié)(integral?windup)狀態(tài)或另一項操作，直到限制元件中 的限制操作結(jié)束為止。在這種方式中，功率控制組件中的一個元件的 狀態(tài)可以改進(jìn)另一個元件中的操作，從而改進(jìn)整個功率控制組件的整 體性能或操作。
作為例如事件、狀態(tài)、報警、操作、處理、錯誤、電流，或電壓 的函數(shù)，這些操作可以包括禁止或防止一個元件或子元件或模塊的或 一個元件或子元件或模塊進(jìn)行的操作。在一個這種應(yīng)用中，在控制元 件處于操作過程期間，控制器能夠禁止解凍模式或操作。
在又一個實施例中，用戶應(yīng)用可能要求功率控制組件向多個相關(guān) 的功率負(fù)載提供功率。在這種情況下，可以在功率控制系統(tǒng)中布置多 個功率控制組件，以具有與多個功率負(fù)載相關(guān)聯(lián)的關(guān)系?？梢耘渲霉?率控制組件，以確保每個功率控制負(fù)載以預(yù)定的方式操作。功率控制 系統(tǒng)與多個功率控制組件進(jìn)行互操作，監(jiān)測功率控制組件，以確保滿 足用戶應(yīng)用的需要。
作為實施例的一個例子，在用戶的熱應(yīng)用中，可以配置功率控制 系統(tǒng)的多個功率控制組件向一系列或一組加熱元件提供功率。用戶應(yīng) 用可能要求應(yīng)用加熱是穩(wěn)定的和均勻的，從而不會出現(xiàn)熱點。然而， 由于加熱元件的老化或安裝布置，每個加熱元件可能會有不同的熱傳 輸特性。然而，與每個功率控制組件相關(guān)的傳感器可以監(jiān)測每個加熱 元件產(chǎn)生的熱量，并將溫度數(shù)據(jù)提供給功率控制系統(tǒng)。功率控制系統(tǒng) 可以確定需要向上或向下調(diào)整傳輸?shù)揭粋€或多個加熱元件的功率，以 確保均勻的和平穩(wěn)的加熱。
在另一個實施例中，用戶應(yīng)用可以具有分級的負(fù)載，以作為效率 或優(yōu)化確定的函數(shù)來最小化峰值功率和負(fù)載。在這種實施例中，功率 控制組件可以包括程序或算法，以對功率負(fù)載設(shè)備的供電進(jìn)行適當(dāng)?shù)?分級。
在一個實施例中，可以配置功率控制組件的兩個元件或模塊共享 規(guī)定配置或條件的資源，以提供增強(qiáng)的系統(tǒng)特性和功能和可靠性。例 如，在功率控制系統(tǒng)中的功率控制組件的一個實施例中，單元可以包 括限制傳感器和控制傳感器。在操作中系統(tǒng)能夠確定控制傳感器已經(jīng) 發(fā)生故障或者沒有適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行操作。在這種實施例中，系統(tǒng)能夠斷開 或忽略控制傳感器的輸出，并將限制傳感器用作為控制傳感器。作為 另一個例子，當(dāng)控制傳感器發(fā)生故障手動控制功率期間，可以將功率 傳感器用作控制輸入。在這種實施例中，功率控制組件或其單元或元 件能夠繼續(xù)進(jìn)行操作，并提供功率控制功能，即使當(dāng)功率控制環(huán)中其 它重要的元件發(fā)生故障時也是如此。所述系統(tǒng)還能夠提供指示故障以 及故障操作模式的指示、警報或消息。
在另一個實施例中，功率控制組件可以包括多個功率控制組件。 在一些實施例中，多個功率控制組件可以具有共同的控制模塊，例如， 一個功率控制模塊向多個功率控制組件中的每一個提供控制功能。在 這種情況下，共同的功率控制模塊提供包括功率控制系統(tǒng)的功率控制 組件之間的互操作性和管理。這就可以包括單元到單元的通信和通信 管理、簡檔共享、配置共享、一個或多個簡檔的存儲、配置、特征， 和/或參數(shù)。這還可以包括應(yīng)用簡檔或用戶簡檔?？刂破鬟€可以實現(xiàn)單 元到單元的配置管理和系統(tǒng)配置管理。
在一些實施例中，多個功率控制組件可以具有共同的用戶接口， 例如一個用戶接口提供用戶輸入和反饋，以控制多個功率控制組件中 的每一個。
在一些實施例中，多個功率控制組件中的一個或多個可以與用戶 應(yīng)用的不同和/或相關(guān)部分相關(guān)聯(lián)。此外，多個功率控制組件可以與多 個用戶應(yīng)用相關(guān)聯(lián)，所述多個用戶應(yīng)用中的一些應(yīng)用可以是相關(guān)聯(lián)的 用戶應(yīng)用。
例如，第一功率控制組件向第一區(qū)域提供功率控制，第二功率控 制組件向第二區(qū)域提供功率控制，以及第三功率控制組件向第三區(qū)域 提供功率控制。在用戶應(yīng)用中，一個或多個區(qū)域可以是相關(guān)聯(lián)的或者 具有某種關(guān)系。
定義用戶應(yīng)用簡檔或配置包括一個或多個功率控制組件簡檔和 配置。所述用戶應(yīng)用簡檔定義了一種用戶應(yīng)用簡檔；然而，如所確定 的，在操作中一個或多個功率控制組件簡檔可以是可配置的，以確保 不斷地滿足用戶應(yīng)用簡檔。每個功率控制組件不僅監(jiān)測其自身內(nèi)部的 功率控制組件、模塊和接口，而且還監(jiān)測與一個或多個其它功率控制 組件相關(guān)聯(lián)的一個或多個功能、模塊，或接口，其中所述其它功率控 制組件包括用戶應(yīng)用并被包括在用戶應(yīng)用簡檔中。通過利用與用戶應(yīng) 用簡檔相關(guān)聯(lián)的信息，第一功率控制組件可以與發(fā)生延遲或其它問題 的第一過程相關(guān)聯(lián)。在這種情況下，第二和第三組件中的一個和兩個 可以自配置操作、其簡檔，或者其配置，以響應(yīng)第一功率控制組件的 操作，從而確保實現(xiàn)一個或多個用戶應(yīng)用的全部簡檔或配置，并且確 保說明各區(qū)域之間的關(guān)系。
在一個示例性的實施例中，作為各區(qū)域之間關(guān)系的函數(shù)或者多個 功率控制組件的相關(guān)聯(lián)的用戶應(yīng)用的函數(shù)，來調(diào)節(jié)一個功率控制組件 的操作。關(guān)于這種關(guān)系的信息提供了對其它區(qū)域中或功率控制組件中 偏差的檢測，并且對一個功率控制組件的調(diào)節(jié)可以是響應(yīng)與另一個功 率控制組件相關(guān)聯(lián)的一個或多個其它的功率控制組件或用戶應(yīng)用(例 如區(qū)域)的偏差。
可以進(jìn)行這種功率控制組件的調(diào)節(jié)或重新配置，而不需要直接感 測或監(jiān)測另一個功率控制組件的一個或多個參數(shù)或特征。這就可以包 括用戶應(yīng)用中的故障，但是并不是必須包括相關(guān)的功率負(fù)載設(shè)備或相 關(guān)的功率控制組件。
如上所述，本發(fā)明的一個或多個方面和特征提供了功率控制開關(guān) 的操作和能力的改進(jìn)。本發(fā)明的一些實施例包括監(jiān)測功率控制組件的 各元件之間以及功率控制組件的元件和外部應(yīng)用元件之間的接口的熱 傳輸特征或電特性。在一個這種實施例中，對例如功率開關(guān)模塊或元 件的固態(tài)設(shè)備的結(jié)溫進(jìn)行測量，以確保實現(xiàn)操作規(guī)范和操作性能中的 適當(dāng)性能。在其它實施例中，散熱片的溫度可以提供相對溫度，所述 相對溫度可以指示固態(tài)設(shè)備的溫度和散熱片連接處的溫度。根據(jù)例如 內(nèi)在數(shù)據(jù)、查找表、匹配，或算法，由散熱片的溫度確定固態(tài)設(shè)備溫 度的測量值。而且，可以將固態(tài)設(shè)備到散熱片的熱結(jié)合(thermal bonding)模制或確定為一個差值。如果所述差值大于預(yù)定值，則表示 在熱結(jié)合中產(chǎn)生故障，因此就存在可能的故障源。
在另一個實施例中，控制組件包括溫度監(jiān)測傳感器，所述溫度監(jiān) 測傳感器用于監(jiān)測功率開關(guān)(例如SCR或SSR)和與功率開關(guān)相關(guān)的 散熱片之間的連接處的溫度。在這種實施例中，可以布置傳感器直接 測量散熱片連接處或該連接處的元件(例如功率開關(guān)或SSR的后板)， 或散熱片的表面或主體的特征。盡管散熱片連接處的特征可以是溫度， 但是也可以是作為熱傳輸特性的函數(shù)而進(jìn)行變化的特征。這種特征可 以包括阻抗、電壓或電流。
在可選的實施例中，通過感測元件的特征或溫度來間接地測量散 熱片連接處傳感器的溫度，這種溫度可以指示散熱片連接處的溫度。 例如，傳感器可以感測與連接處溫度相關(guān)的散熱片的溫度。在這種情 況下，系統(tǒng)可以根據(jù)模型、算法以及查找表或以其它的方式，估計出 SSR和散熱片之間連接處的溫度。
通過確定散熱片連接處的溫度，功率控制組件能夠確定由于功率 開關(guān)和散熱片之間的熱結(jié)合或連接處的損壞而導(dǎo)致的可能的或?qū)⒁l(fā) 生的功率開關(guān)的故障。例如，當(dāng)例如溫度的測量特征大于預(yù)定閾值時， 可以確定SSR與相關(guān)的散熱片之間的熱結(jié)合的損壞。
在另一個實施例中，控制組件可以包括監(jiān)測功率開關(guān)和地面之間 的接口的電特性的電子監(jiān)測設(shè)備或傳感器。這種電子監(jiān)測設(shè)備可以提 供指示功率控制組件中的一個或多個元件的故障或?qū)⒁l(fā)生的故障的 指示。在其它實施例中，作為數(shù)字公共點、模擬公共點，或其它點的 參考，可以提供到散熱片的電連接和到其它系統(tǒng)元件的電連接。模塊 或元件可以從這些連接接收電信號和測量值，并且確定各連接點之間 的電壓。接著控制模塊可以將測量值與預(yù)定值進(jìn)行比較，其中所述預(yù) 定值可以為零，從而確定到地的泄漏電流值。這種確定使得元件能夠 自識別導(dǎo)致到地的泄漏電流的故障。
例如，功率控制組件可以包括具有至少一個電子接觸-中斷器 (kiss-off)和一個或多個其它功率系統(tǒng)元件的故障指示模塊。這種接 觸-中斷器可以是擠壓在系統(tǒng)的兩個元件之間的接觸器，或者可以包括 當(dāng)將具有彈簧突出物的第二元件壓在第一元件的傳導(dǎo)部件上時，朝第 一元件偏置的傳導(dǎo)性彈簧突出物。提供電子接觸-中斷器的元件可以是 功率控制組件內(nèi)的任何元件，功率控制組件包括控制器或監(jiān)測模塊。 被接觸的第一元件可以是控制組件的任何元件，在一些實施例中被接 觸的元件可以是散熱片。在一些實施例中，接觸的傳感器可以包括例 如電連接，以感測參考地的電壓。參考地的電壓可以表示通過發(fā)生故 障的功率負(fù)載，例如加熱器元件或電動機(jī)的泄漏電流。感測到的電特 性也可以指示功率控制組件的另一個元件的損壞或故障。例如，這就 可以包括接地的傳感器，例如熱電偶的指示。
如所討論的，功率控制組件的一個或多個元件可以包括含有處理 系統(tǒng)的操作環(huán)境，所述處理系統(tǒng)包括至少一個微處理器和存儲器。一 般地這些元件通過至少一個總線結(jié)構(gòu)進(jìn)行互連。處理器可以采用熟悉 的設(shè)計并且包括用于執(zhí)行計算的算術(shù)邏輯單元(ALU)、用于臨時存 儲數(shù)據(jù)和指令的寄存器集合以及用于控制系統(tǒng)的操作的控制單元。各 種處理器中的任何一種，至少包括來自數(shù)字設(shè)備公司(Digital Equipemnt)、Sun、MIPS、模擬設(shè)備公司(Analog?Devices)、芯科 實驗室有限公司(Silicon?Laboratories)、NEC、Intel、德州儀器、 Cyrix、AMD、HP以及Nexgen的處理器，都同樣地適用。本發(fā)明的 實施例可以在被設(shè)計為可移植到任何這些處理平臺的操作系統(tǒng)上進(jìn) 行，或者屬于一個或多個處理平臺。
存儲器通常包括介質(zhì)形式的高速主存，例如隨機(jī)存取存儲器 (RAM)和只讀存儲器(ROM)半導(dǎo)體器件。在一些元件中還可以 包括其它存儲器或數(shù)據(jù)存儲器，包括長期存儲介質(zhì)形式的第二存儲器， 例如軟盤、硬盤、磁帶、CD-ROM、閃存以及利用電、磁、光或其它 記錄介質(zhì)存儲數(shù)據(jù)的其它設(shè)備。用戶接口的存儲器也可以包括用于通 過顯示設(shè)備或接口顯示圖像的顯示存儲器。所述領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該 知道存儲器可以包括具有各種存儲能力的各種可替換的元件。
用戶接口元件可以包括，例如，鍵盤、按鈕、開關(guān)、指輪、觸摸 板、鼠標(biāo)、物理變換器(例如，麥克風(fēng))、生物測定測量設(shè)備、條形 碼掃描儀，或與這些用戶輸入設(shè)備的任何一個相關(guān)的接口。此外，用 戶接口設(shè)備還可以包括用于接收數(shù)據(jù)接口，例如利用硬連線連接或無 線連接的通信網(wǎng)絡(luò)接口。
如所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所熟悉的，一個元件處理系統(tǒng)還可以包括操 作系統(tǒng)和至少一個應(yīng)用程序。所述應(yīng)用程序可以執(zhí)行上述的監(jiān)測、確 定，和控制功能中的一個和多個。操作系統(tǒng)是控制處理系統(tǒng)的操作和 資源分配的一組軟件。應(yīng)用程序是通過利用通過操作系統(tǒng)得到的處理 系統(tǒng)資源，來執(zhí)行上面描述或?qū)崿F(xiàn)的任務(wù)或特征中的一個和多個的一 組軟件。一般地操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序都存在于所述的存儲器中。
根據(jù)計算機(jī)編程領(lǐng)域的技術(shù)人員的實踐，可以通過處理系統(tǒng)來實 現(xiàn)上述參考象征性的操作表示的功率控制組件或其元件的實施例。有 時這種操作被稱為計算機(jī)執(zhí)行的或計算機(jī)可執(zhí)行的指令。應(yīng)該知道象 征性表示的操作包括處理系統(tǒng)處理表示數(shù)據(jù)位的電信號，將數(shù)據(jù)位存 儲在存儲器系統(tǒng)中的存儲位置以及其它的信號處理。存儲數(shù)據(jù)位的存 儲器位置是物理位置，其具有相應(yīng)于數(shù)據(jù)位的特定的電、磁，或光特 性?？梢栽谝粋€程序或多個程序中執(zhí)行本發(fā)明的實施例，所述的程序 包括存儲在計算機(jī)可讀介質(zhì)上的一段指令。計算機(jī)可讀介質(zhì)可以是上 述與存儲器系統(tǒng)相連的任何設(shè)備，或設(shè)備的組合。
盡管在具體的實施例中將幾個功率控制組件和元件以及操作方 法表示為具有“Hockey?Puck”結(jié)構(gòu)的固態(tài)繼電器(SSR)，但是這種表 示只是示例性的表示，而不是旨在受限于這些實施例。與本發(fā)明的各 個方面和實施例一致的其它系統(tǒng)和方法也被看作處于本發(fā)明的環(huán)境和 情況之中。
這里所描述的功率控制組件的一個或多個實施例提供數(shù)量減少 的導(dǎo)線端子，這就減少了導(dǎo)線接頭的數(shù)量，減少了布線錯誤的可能性、 減少了可能的故障點的數(shù)量，以及減少了安裝和維護(hù)功率控制系統(tǒng)和 其元件所需要的人力。
而且，一些實施例的集成特性還提供了數(shù)量減少的一個或多個功 率控制應(yīng)用所需要的元件。
在一些實施例中，這些減少可以改進(jìn)可靠性、增加安裝的容易性、 降低安裝費用、降低維護(hù)需求和費用、增加元件或系統(tǒng)替換和更新的 容易性。
而且，功率控制組件的一些實施例為功率控制系統(tǒng)的安裝提供了 改進(jìn)的粒度和可擴(kuò)展性。這種改進(jìn)的粒度和可擴(kuò)展性將為用戶提供降 低的功率控制應(yīng)用的費用。
當(dāng)介紹本發(fā)明和其實施例的各個方面時，冠詞“一”、“一個”、“所 述”、以及“所述的”旨在表示存在一個或多個元件。術(shù)語“包含”、“包 括”以及“具體”旨在表示包括并且意味可能存在除列舉出的元件之外 的其它元件。
由于上面的描述，應(yīng)該知道已經(jīng)實現(xiàn)了多種優(yōu)點并且獲得了其它 有利的效果。由于在上面的示例性結(jié)構(gòu)和方法中可以進(jìn)行各種變化， 而不脫離本發(fā)明的范圍，因此本發(fā)明的意圖是包含在上面的描述中或 表示在附圖中的所有內(nèi)容都被看作示例性的，而不是限制性的。
還應(yīng)該理解的是，除非另有說明，這里所描述的過程和方法不應(yīng) 該被看作必須要求以討論的和說明的具體順序來執(zhí)行本發(fā)明。還應(yīng)該 理解可以采用其它的和可替換的過程或方法步驟，并且仍然處于本發(fā) 明的范圍之內(nèi)。
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