[发明专利]用于控制给加热器的功率的系统和方法

权利要求书

1.一种用于控制加热器的控制系统，所述加热器包括至少一个加热元件，所述控制系统包括：

功率转换器，所述功率转换器可操作用于向所述加热器提供可调整的电压输出，其中所述功率转换器被配置成将来自电源的电压输入转换为小于或等于所述电压输入的所述电压输出；

传感器电路，所述传感器电路被配置成测量所述加热器的所述加热元件的电特性，其中所述电特性包括电流和电压中的至少一个；

参考温度传感器，所述参考温度传感器测量所述加热器处的参考的参考温度；以及

控制器，所述控制器被配置成操作所述功率转换器以控制给所述加热器的所述电压输出，其中：

所述控制器被配置成基于所述电特性计算加热器元件的主要温度，并基于所述参考温度和所述主要温度中的至少一个来确定要被施加给所述加热器的所述电压输出，并且

所述控制器被配置成在操作模式和学习模式中的至少一种中操作，并且在所述电压输出被提供给所述加热器时执行一种或多种保护协议。

2.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制器被配置成响应于所述参考温度与所述主要温度之间的差异大于预设阈值而降低或切断给所述加热器的功率。

3.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述参考温度传感器是红外相机、热电偶、和电阻温度检测器中的一个。

4.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，在所述学习模式中，所述控制器被配置成操作所述加热器以生成加热器-负载关联数据，所述加热器-负载关联数据将加热器元件的温度与位于所述加热器上的负载的温度相关联。

5.如权利要求4所述的控制系统，其特征在于，在所述学习模式中，所述控制器被配置成：逐渐增加给所述加热器的功率以增加由所述加热器生成的热量，确定多个主要温度，并且将所述主要温度与由所述参考温度传感器检测到的相应参考温度进行关联以生成所述加热器-负载关联数据。

6.如权利要求5所述的控制系统，其特征在于，所述控制器被配置成映射所述主要温度和所述参考温度在所述功率正在增加的时间段内的变化。

7.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述参考温度传感器被配置成测量位于所述加热器上的负载以及所述加热器的表面中的至少一者的温度。

8.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，在所述操作模式中，所述控制器被配置成执行升压补偿，以增大所述加热元件生成热量的速率以将所述参考温度设定到预定义的设定点温度。

9.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制器被配置成：基于所述电特性确定所述加热元件中的每一个的所述主要温度，以及相邻区的所述主要温度；基于所述主要温度调整提供给所述相邻区的一个或多个加热元件的功率以控制跨所述加热器的温度变化。

10.如权利要求9所述的控制系统，其特征在于，所述控制器被配置成：响应于一个区具有比相邻区的温度更高的温度而降低给所述一个区的功率。

11.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，在所述操作模式中，所述控制器被配置成基于所述参考温度和所述主要温度中的至少一个从多个定义的状态模型控制中选择状态模型控制作为所述加热器的操作状态。

12.如权利要求11所述的控制系统，其特征在于，所述多个定义的状态模型控制包括上电控制、软启动控制、设定速率控制、和稳态控制中的至少一个。

13.如权利要求11所述的控制系统，其特征在于，所述状态模型控制中的每一个定义一个或多个操作设置，所述一个或多个操作设置用于针对相应状态模型控制来控制所述加热器。