本發(fā)明涉及一種用于以交流電壓運(yùn)行的電歐姆負(fù)載的功率控制的方法。

背景技術(shù)：

在實(shí)踐中，例如可以構(gòu)造為電加熱裝置或電熱空氣鼓風(fēng)機(jī)的負(fù)載是已知的。在此，這種熱空氣鼓風(fēng)機(jī)還可以構(gòu)造為手持式熱風(fēng)槍，該手持式熱風(fēng)槍通常能夠以一個(gè)或兩個(gè)功率級來操作。如果希望更準(zhǔn)確的功率調(diào)節(jié)，則功率的無級調(diào)節(jié)或近似無級調(diào)節(jié)是必需的。

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

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

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

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

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

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

有利地，可以將至少一個(gè)電加熱元件用作歐姆負(fù)載，或者可以將多個(gè)電加熱元件用作歐姆負(fù)載，其中首先運(yùn)行一個(gè)電加熱元件并且可以在用戶側(cè)通過相應(yīng)的開關(guān)來再接通至少另一個(gè)電加熱元件。

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

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

該另一任務(wù)通過如下方式來解決：該設(shè)備具有整流器、晶體管、以及控制裝置，其中控制裝置通過中間連接的電阻與晶體管的控制端子連接，其中控制裝置被構(gòu)造成按照指令參量以接通沿或斷開沿的受限制的陡度來操作晶體管，其中在晶體管的輸出端與晶體管的控制端子之間設(shè)置電容器，并且控制裝置被構(gòu)造成：

在相位前沿控制的過程中按照指令參量通過在前沿角時(shí)接通并且在后續(xù)的過零點(diǎn)時(shí)斷開的方式操作晶體管，

或者在相位后沿控制的過程中按照指令參量通過在前沿角時(shí)斷開并且在后續(xù)的過零點(diǎn)時(shí)接通的方式操作晶體管。

在此，該設(shè)備尤其可被用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。

根據(jù)本發(fā)明，可以將晶體管構(gòu)造為雙極型晶體管、具有絕緣柵極電極(IGBT)的雙極型晶體管，或者場效應(yīng)晶體管、優(yōu)選金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)。

優(yōu)選地，可以在用戶側(cè)改變指令參量，優(yōu)選無級地或近似無級地改變指令參量。

優(yōu)選地，控制裝置可以通過如下方式來促成電流的斷開：控制裝置導(dǎo)致電容的低歐姆并且由此快速的放電。

根據(jù)本發(fā)明，可以附加地設(shè)置另一個(gè)晶體管并且控制裝置可以被構(gòu)造成通過附加設(shè)置的另一個(gè)晶體管的相應(yīng)控制來使電容放電。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，可以將該另一個(gè)晶體管構(gòu)造為雙極型晶體管、具有絕緣柵極電極(IGBT)的雙極型晶體管，或者場效應(yīng)晶體管、優(yōu)選金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)。

優(yōu)選地，歐姆負(fù)載可以通過至少一個(gè)電加熱元件來形成，或者歐姆負(fù)載可以通過多個(gè)電加熱元件來形成，其中設(shè)置用于首先僅運(yùn)行一個(gè)加熱元件并且在用戶側(cè)再接通至少另一個(gè)電加熱元件的連接可能性。

優(yōu)選地，該設(shè)備可以為了相應(yīng)的功率控制而與電加熱裝置或者電熱空氣鼓風(fēng)機(jī)相連接或者集成在電加熱裝置或者電熱空氣鼓風(fēng)機(jī)中。

根據(jù)本發(fā)明，該設(shè)備可以被構(gòu)造為可無級控制或者以許多小步長控制的功率控制裝置。在此，指令參量可以固定地或者可改變地預(yù)先設(shè)置。

附圖說明

以下在附圖所示的實(shí)施例中解釋本發(fā)明。附圖示出：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的第一實(shí)施例，

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的第二實(shí)施例，

圖3示出了根據(jù)圖1的設(shè)備在相位前沿控制過程中運(yùn)行時(shí)的電流變化曲線，

圖4示出了根據(jù)圖1的設(shè)備在相位后沿控制過程中運(yùn)行時(shí)的電流變化曲線，

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的第三實(shí)施例，以及

圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的第四實(shí)施例。

在所有附圖中將一致的附圖標(biāo)記用于相同或相似的組件。

具體實(shí)施方式

圖1示出了用于歐姆負(fù)載7的功率控制的設(shè)備13，該歐姆負(fù)載7是以施加在電源電壓端子1和2上的交流電壓來運(yùn)行的。

設(shè)備13具有整流器，該整流器在所示的實(shí)施例中由相應(yīng)地連接的二極管 3、4、5和6形成。

此外，設(shè)備13還包括晶體管8以及控制裝置11，其中控制裝置11通過中間連接的電阻10與晶體管8的控制端子14連接，并且在晶體管8的輸出端15與晶體管8的控制端子14之間設(shè)置了電容器9。

在此，控制裝置11被構(gòu)造成按照指令參量以接通沿或斷開沿的受限制的陡度來操作晶體管8。由此，控制裝置11可被構(gòu)造成在相位前沿控制(參見圖3)的過程中按照指令參量通過在前沿角時(shí)接通并且在后續(xù)的過零點(diǎn)時(shí)斷開的方式操作晶體管8，或者在相位后沿控制(參見圖4)的過程中按照指令參量通過在前沿角時(shí)斷開并且在后續(xù)的過零點(diǎn)時(shí)接通的方式操作晶體管8。

晶體管8被接通或斷開的時(shí)刻由控制裝置11確定，控制裝置11具有端子L和G以及輸出端A。在此，端子L與電源電壓端子2連接，并且端子G通過二極管3與電源電壓端子1連接，以使得通過端子L和G來向控制裝置11供電?？刂蒲b置11通過輸出端A在中間接入有電阻10的情況下與晶體管8的控制端子14連接并且由此連接晶體管8。

電容器9由此與電阻10一起限制晶體管8的接通沿或斷開沿的陡度，該晶體管8在所示的實(shí)施例中被構(gòu)造為金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)。

圖2中所示的實(shí)施例與根據(jù)圖1的實(shí)施例的不同之處在于，控制裝置11具有另一個(gè)輸出端B并且還設(shè)置了另一個(gè)晶體管12。該另一個(gè)晶體管12在此被構(gòu)造為雙極型晶體管。

由于晶體管8的斷開是在電流的過零點(diǎn)時(shí)發(fā)生的，因而無需限制斷開沿的陡度，而是可以取而代之通過(與根據(jù)圖1的實(shí)施例相比附加設(shè)置的)另一個(gè)晶體管12來促成晶體管8的斷開。在此，可以通過如下方式促成斷開：控制裝置11導(dǎo)致晶體管8的輸入電容的放電。這在根據(jù)圖2的實(shí)施例中以如下方式進(jìn)行：控制裝置11被構(gòu)造成通過附加設(shè)置的另一個(gè)晶體管12的相應(yīng)控制來對晶體管8的輸入電容進(jìn)行放電。

在這種情形中，控制裝置11的輸出端A保持在動(dòng)作電位上，以使得僅輸出端B必須產(chǎn)生控制脈沖。

圖3示出了在相位前沿控制的過程中在根據(jù)圖1的實(shí)施例運(yùn)行時(shí)的電源電 壓U和電源電流I的變化曲線。在時(shí)刻t0晶體管8被接通。通過電容器9和電阻10使電流緩慢上升，該電流直到時(shí)刻t1才完全增大。由此，減緩了電流的接通沿的上升速度，直至電流在時(shí)刻t1跟隨電源電壓的變化。

在電流的過零點(diǎn)時(shí)，晶體管8隨后被斷開，并且直到時(shí)刻t2才被再次接通。隨后，再次通過電容器9和電阻10導(dǎo)致電流的緩慢的上升速度，并且電流直到時(shí)刻t3才完全增大并且跟隨電源電壓的變化。

圖1的布置還可以在相位后沿控制的過程中運(yùn)行，這產(chǎn)生圖4中所示的電流變壓曲線。

如果應(yīng)當(dāng)相應(yīng)地改進(jìn)根據(jù)圖2的實(shí)施例，則必須在過零點(diǎn)時(shí)促成晶體管8的接通。為此，電阻10不與控制裝置11的輸出端A連接，而是取而代之必須與控制裝置11的端子G連接。此外，另一個(gè)晶體管12必須與控制裝置11的端子G分開并且與控制裝置11的端子A連接。另外，視實(shí)施方式改變晶體管12的極性，以使得取代NPN或N溝道晶體管而使用PNP或P溝道晶體管。

圖5中所示的實(shí)施例與根據(jù)圖1的實(shí)施例的不同之處在于，控制裝置11具有另一個(gè)輸出端B，該輸出端B連接在電容器9與電阻10之間并且由此跨接電阻10。通過輸出端B的相應(yīng)控制，還可以用這種變型導(dǎo)致晶體管8的輸入電容的放電并且由此促成晶體管8的斷開。

圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，其被構(gòu)造為具有電機(jī)20的電熱空氣鼓風(fēng)機(jī)。該電路未被詳細(xì)地構(gòu)造，并且在這里不對其作更進(jìn)一步的探討。

在該實(shí)施例中，歐姆負(fù)載7由兩個(gè)電加熱元件16、17形成。此外，提供了首先僅運(yùn)行一個(gè)加熱元件16并且在用戶側(cè)再接通第二加熱元件17的可能性。

指令參量可以在用戶側(cè)通過相應(yīng)的控制機(jī)構(gòu)19來改變，該控制機(jī)構(gòu)19在所示的實(shí)施例中被構(gòu)造為電位計(jì)，由此提供了無級功率控制。