[发明专利]闭环烘烤控制的系统和方法

说明书

一种用于操作加热器的控制系统，包括：控制器，该控制器配置成基于加热器的测量的性能特征、功率设定点和功率控制算法确定操作功率电平，基于加热器处的测量的泄漏电流、泄漏电流阈值和水分控制算法确定烘烤功率电平，并且选择待施加到加热器的功率电平。选择的功率电平是操作功率电平和烘烤功率电平中的较低功率电平。

相关申请的交叉参考

本申请要求于2018年9月14日提交的美国临时申请62/731,373的优先权和权益。上述申请的公开内容通过引用的方式并入本文。

技术领域

本公开涉及一种用于加热器的烘烤控制的热系统和方法。

背景技术

本部分中的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，并且可能不构成现有技术。

热系统被用于各种应用中，并且通常包括用于加热工件的加热器和用于控制加热器的性能的控制系统。加热器可以是具有通过分层工艺(例如，厚膜、薄膜、热喷涂、溶胶-凝胶)形成的多个电阻加热元件的分层加热器，金属护套加热器或其他合适的加热器。加热器可以是在约600V和低于600V的电压下操作的低压加热器，或者是在约600V至4kV的电压电平下操作的中压加热器。

水分进入可以发生在许多类型的加热器中，并且对于具有吸湿保温材料的加热器尤其成问题，当加热器处于室温时，该吸湿性绝缘材料允许水分进入。为了减少或去除该水分，加热器经过“烘烤”过程，在此过程中，加热器将被供电以去除或减少水分。在一些应用中，加热器可以包括用于烘烤过程的专用加热器元件，而在另一些应用中，控制用于加热工件的加热器元件以执行烘烤过程。

一些烘烤过程是基于时间的控制，其可导致烘烤时间段太短或太长。如果烘烤时间太短，则水分留在加热器中，导致加热器无法在全电压下操作，因此必须重复烘烤过程。如果烘烤时间过长，则热系统会在高温下操作的时间超过所需时间，从而导致功率浪费。本公开解决了与从加热器去除水分有关的这些问题和其他问题。

发明内容

本部分提供了本公开的总体概述，而不是其全部范围或其所有特征的全面公开。

本公开提供了一种用于操作加热器的控制系统，该控制系统包括控制器，该控制器配置成基于加热器的测量的性能特征、功率设定点和功率控制算法确定操作功率电平。此外，控制器基于加热器处的测量的泄漏电流、泄漏电流阈值和水分控制算法确定烘烤功率电平，并且选择待施加到加热器的功率电平。所选择的功率电平是操作功率电平和烘烤功率电平中的较低功率电平。

在一个方式中，控制系统还包括配置成测量加热器的性能特征的第一传感器和配置成测量泄漏电流的第二传感器。在该方式中，第一传感器可以是用于测量加热器的操作电流作为性能特征的离散电流传感器。

在另一个方式中，加热器是两线式加热器，并且控制器配置成基于加热器的电阻计算操作电流作为性能特征。

在另一个方式中，控制系统还包括功率调节电路，该功率调节电路配置成电耦合至加热器并将所选择的功率电平施加至加热器。在该方式中，功率调节电路可以包括功率开关，该功率开关可以由控制器操作以向加热器提供可调功率。

在另一个方式中，功率控制算法和水分控制算法被定义为比例-积分-微分(PID)控制。

本公开还提供了一种热系统，其包括具有上面公开的一些或全部特征的控制系统。该热系统还包括电耦合到控制系统的加热器，该加热器包括用于加热工件的加热元件。控制系统配置成将所需的功率电平施加到加热元件。在该方式中，加热器可以选自由分层加热器、管状加热器、筒式加热器、聚合物加热器和柔性加热器组成的组。

本公开还提供了一种用于控制加热器的方法。该方法包括：测量加热器的性能特征；测量泄漏电流；基于测量的性能特征、功率设定点和功率控制算法，确定操作功率电平；基于测量的泄漏电流、泄漏电流阈值和水分控制算法，确定烘烤功率电平；以及将操作功率电平或烘烤功率电平中的一者作为选择的功率电平施加到加热器。