CN101610004B - 具有闪烁控制的系统及降低由系统产生的闪烁的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了系统(100),其被布置为连接到电源。系统(100)包含多个电气负载部件,电气负载部件包含用于协同产生输出(Tout)的多个级(110,120),所述级的第一子集(110)中的每个级包含至少一个具有第一负载的电气负载部件(114,124),所述级的第二子集(120)中的每个级包含至少一个具有第二负载的电气负载部件(112,122),第一负载大于第二负载。系统具有用于控制电气负载部件(112,114,122,124)的控制器(130)。控制器(130)被配置为,在预定时间帧期间,由相应的电气负载部件的开关频率,推定电源上的电压变动。控制器(130)进一步实现这样的算法:其用于响应于所述推定,调节具有第一负载的电气负载部件(114,124)和具有第二负载的电气负载部件(112,122)的开关频率,以便降低下一个时间帧期间电源上的电压变动,同时,确保所述多个级(110,120)可在下一个时间帧期间产生输出(Tout)。系统(100)因此确保由系统(100)产生的闪烁量保持在可接受的限制之内。

Description

具有闪烁控制的系统及降低由系统产生的闪烁的方法
技术领域
本发明涉及被布置为连接到电源的系统,该系统包含协同产生输出的多个级,每个级包含电气负载部件。
本发明还涉及一种方法,该方法用来调节由这样的系统所导致的电源上的电压变动,以便降低电压变动在例如连接到电源的光源中的人类可觉察性。
背景技术
电源上电压变动、尤其是电压下降的发生可能产生有害影响,例如,电压下降可导致电器故障,或至少在其输出中产生可观察的变动。例如,白炽灯泡可在其光强度中表现出由于电压变动导致的暂时变化。这种效应通常被称为闪烁,并被理解为是一种不希望的效应,尤其是当闪烁频率变的可被人类眼睛觉察时。这典型地对于2Hz-120Hz的闪烁频率适用,8.8Hz的闪烁对人类来说特别具有刺激性。
连接到电源的负载的变化典型地引起电源上的电压变动。这种变化的频率以及负载上的变化量可导致这样的变动。例如,这样的变动可由连接到电源的系统造成,该系统包含多个电气负载部件,电气负载部件包含协同产生输出的级。这种系统的例子可以为这样的电器:其包含多个频繁开启以及关闭的发热元件,因此频繁地在电源上产生电压变动,尤其是在发热元件的负载相当大时。为此,已经提出了几个解决方案以降低由这样的系统的开关行为带来的、人眼可观察到的闪烁。
美国专利US 4,829,159公开了一种控制烤箱中的发热负载的方法。当负载被耦合到交流电的共用相(common phase)时,按照顺序对负载加电以防止闪烁。可逐渐开启或关断负载,以便进一步降低电源上的电压变动。
美国专利US 6,246,831公开了一种瞬时流过(instantaneousflow-through)发热器系统,该系统具有多个加热腔室,每个腔室包含发热元件。该系统包括电力调制器,其计算在短于典型液体加热器响应时间--例如7.5秒--的时间间隔上发热元件消耗的所需电力。该时间间隔以半秒间隔划分,且在半秒间隔中按照电力设备的预定模式来开关发热元件。该模式被设计为使得发热元件消耗预定量的电力。在该时间间隔中,电力调制器在具有每半秒间隔中刚好高于以及低于所需电力消耗值的电力消耗值的模式之间高频振动(dither),使得发热元件在整个时间间隔中消耗的电力不会显著偏离所需电力消耗。模式在发热元件上施加高频或低频开关特性,使得人眼不会观察到任何由于这种开关导致的闪烁。
这种方法具有几个局限性。例如,其必须依赖预定的开关模式以保证避免可观察到的闪烁。另外,其能增大电源上的电压变动,这在电源向这样的电器供电的情况下是不希望发生的:当该电器暴露在这种电压变化之下时,可遭受暂时不能运行之苦。此外,这种方法仅仅以电压变动的频率分量为目标去降低可观察到的闪烁。
发明内容
本发明寻求提供一种包含多个负载的系统,其能调节负载变动频率和大小,以降低电源上的电压变动。
本发明进一步寻求提供一种用于控制该系统的方法。
根据本发明第一实施形态,提供了一种被布置为连接到电源的系统,该系统包含:多个电气负载部件,电气负载部件包含协同产生输出的级,所述级的第一子集中的每个级包含至少一个具有第一负载的电气负载部件,所述级的第二子集中的每个级包含至少一个具有第二负载的电气负载部件,第一负载大于第二负载;用于控制电气负载部件的控制器,其被布置为在预定的时间帧期间由相应的电气负载部件的开关频率推定电源上的电压变动,控制器包含这样的算法:其用于响应于所述推定来调节具有第一负载的电气负载部件以及具有第二负载的电气负载部件的开关模式,以便降低下一个时间帧期间电源上的电压变动,同时,确保所述多个级能在下一个时间帧期间产生输出。
本发明的系统提供了这样的控制器:其能够推定由于其电气负载部件开关导致的闪烁量,并相应地调节开关动作。特别地,控制器实现一算法,该算法通过控制器作用于闪烁推定,并从较高负载部件向较低负载部件重新分配系统的工作量,而不明显影响系统的输出性能。这如下所述地对闪烁的人类感知产生有利影响。由于高负载部件更可能导致电源上的电压变动,降低高负载部件的开关频率减少了闪烁发生的可能性。这以必须更频繁地开关较低负载部件的代价达成,但是,较低负载部件的开关导致的任何闪烁的强度与较高负载部件导致的闪烁相比较难察觉,这带来了可察觉闪烁的总体降低。
控制器可实现基于软件的闪烁仪表。其优点在于可实现紧凑的控制器,由此减小了系统的整体大小。控制器可被布置为在当前时间帧期间由电气负载部件的开关推定短期闪烁值(Pst),算法被配置为,如果所推定的短期闪烁值相较于前一时间帧表现出向上的趋势,降低具有第一负载的电气负载部件的开关频率,增大具有第二负载的电气负载部件的开关频率。其优点在于,控制器仅在系统闪烁行为劣化时重新平衡系统的负载分配。为了进一步减少不必要的负载重新平衡,直到短期闪烁值超过预定阈值之前,不激活闪烁降低算法。
控制器可包含进一步的算法,以便在短期闪烁值超过临界阈值--例如Pst<1--的情况下延迟至少一些电气负载部件的激活,从而保证短期闪烁值不超过1。换句话说,万一第一算法不能将短期闪烁值保持为低于临界阈值,所述进一步的算法提供了后备处置机制。结果,可能会发生输出品质的轻微降低,例如,在系统实现多级液体加热器的情况下,获得输出液体温度控制的较大偏差。在本发明的背景下,如果闪烁量能被保持在遵照标准的临界阈值之下,输出品质的这种降低被认为是可接受的。例如,在请求式加热器中,遵照标准指示,Pst不应超过1。
根据本发明另一实施形态,提供了一种对连接到电源的系统进行控制的方法,该系统包含多个电气负载部件,电气负载部件包括用于协同产生输出的级,所述级的第一子集中的每个级包含至少一个具有第一负载的电气负载部件,所述级的第二子集中的每个级包含至少一个具有第二负载的电气负载部件,第一负载大于第二负载;该方法包含:在预定时间帧期间由相应的电气负载部件的开关频率来推定电源上的电压变动,并响应于所述推定来调节具有第一负载的电气负载部件以及具有第二负载的电气负载部件的开关模式,以便降低下一个时间帧期间电源上的电压变动,同时,确保所述多个级能在下一个时间帧期间产生输出。
这种方法有效地降低了可导致上面所讨论的可察觉闪烁的、电源上的电压变动。
附图说明
参照附图、借助非限制性实例详细介绍本发明,在附图中:
图1显示出本发明的系统的实例;
图2更具体地示出了本发明的系统的一个实施形态;
图3显示出大脑-眼睛模型的示意性表示;
图4更具体地示出了本发明的系统的另一个实施形态;
图5显示出本发明的方法的一部分的流程图;
图6显示出本发明的方法的另一部分的流程图;以及
图7显示出本发明的方法的另一流程图。
具体实施方式
应当明了,附图仅仅是示意性的,而非可量测地绘制。还应明了,贯穿附图,相同的参考符号表示相同或相似的部分。
图1显示出本发明的系统的示例性实现。在图1中,系统包含请求式液体加热器100,例如用于准备热饮的请求式筒状加热器,其具有:第一发热级110,包含采用第一发热元件112的形式的第一电气负载部件以及采用第二发热元件114的形式的第二电气负载部件;第二发热级120,包含采用第一发热元件122的形式的第一电气负载部件以及采用第二发热元件124的形式的第二电气负载部件。第一级110被布置为从Tin到T1对进入的液体进行加热,而第二级120被布置为从T1到Tout对来自第一级110的液体进行加热。发热元件受到控制器130的单独控制,控制器130可响应于在液体加热器内关键位置放置的传感器(未示出),以便响应于传感器读数来激活发热元件。发热元件114和124的容量可为发热元件112和122的两倍,例如,分别为534W和267W。显然,这些发热元件的负载之间的其它比例也一样可行。发热元件可被典型地关闭或开启到满功率状态。发热元件可受到由控制器130控制的公知驱动器--例如三端双向可控硅驱动器--的控制。发热元件典型地在交流干线的过零处开启或关闭。
需要强调的是,本发明的系统并不局限于这种特定实施方式;例如,液体加热器100可包括两个以上的级和/或每个级两个以上的发热元件。或者,液体加热器可每个级包括仅仅一个发热元件,不同的级包含具有不同电气负载的发热元件。在图1中,发热元件串联装配,但这仅仅作为非限制性实例。其它的布置--例如物理上共同绕卷的发热元件--同样可行。本发明也不限于液体加热器,而是可应用于任何在分立的级中包含电气负载部件的多级系统,例如包括多个发热元件的烤箱。在本发明的背景下,术语“级”不是为了暗示在本发明的系统中存在分立的间隔或腔室。简要而言,参照电气负载部件使用的术语“级”指的是电气负载部件周围的容积。
图2原理性地描述了本发明的原理。控制器130包括发热控制器132,其通过控制信号通道138向开关140提供控制信号。开关140用于将发热元件--例如第一发热级110中的第一发热元件112--连接到交流电源--例如AC干线电源--或从之断开。控制器130进一步包括闪烁分析器模块134,其具有耦合到控制信号通道138的输入。闪烁分析器模块134被布置为对发热元件112的电气负载的施加以及移除在光闪烁发生上的影响进行数学建模。通过反馈通道136,建模结果被提供到发热控制器132,并被用作除例如温度传感器读数之外的附加控制输入,以便降低由于施加以及移除发热元件112的电力负载而导致的闪烁效应。
将会明了,为能对由系统产生的闪烁进行建模,闪烁分析器模块134典型地接收用于系统的所有电气负载部件的控制信号。发热控制器132的实施可通过几种方式实现,包括被布置为产生用于系统的相应电气负载部件的多个单独的控制信号的一个控制器,或各自被布置为产生用于专门的电气负载部件的一个控制信号的多个发热控制器132。在一个发热控制器132的情况下,用于对系统的电气负载进行重新平衡的算法可在发热控制器132中实施,而在各自被布置为产生用于专门的电气负载部件的一个控制信号的多个发热控制器132的情况下,用于对系统的电气负载进行重新平衡的算法可在发热闪烁分析器模块134中实现。
已经执行了图1所示对请求式加热器的外部闪烁分析器测量,显示对系统进行重新平衡降低了Pst。这些测量证明,例如,请求式加热器级的目标输出温度的改变能降低Pst。这指出,取决于实际负载需求,目标输出温度的上升和下降可具有Pst降低的效果。已将这种理解用于开发下面的闪烁降低方法。
闪烁降低算法被配置为确保在任何时候1≥Pst。另外,算法被配置为尽量避免发生1≥Pst≥“阈值”的情况,其中,“阈值”可为常数或依赖于Pst的变化率的动态调节变量。为此,算法监视发热元件122、124的开关模式历史,并识别对于各负载的负载频率。例如,可降低高负载--例如前面提到的534W负载--的开关频率,其可通过增加小负载--例如前面提到的267W负载--的开关频率来得到补偿。在本发明的背景下,开关频率的变化旨在包括连续时间间隔--负载在其中被开通--的增大或减小。
这些负载的开关频率可基于与各级目标输出温度有关的、对于级特有的输出需求而不同。算法识别出具有最大权重--即最高功率和开关频率--的负载。此负载最可能导致Pst的增大。在本发明一实施例中,如果最大权重负载在第一级110中,算法接下来增大第一级的目标输出温度,或者,如果最大权重负载位于第二级120,减小第一级110的目标输出温度。这具有最大权重负载的开关频率将被降低的效果,因为其将不得不保持开通达更长的时间,以便将液体加热到目标输出温度。温度调节可通过任何合适的增量--例如1℃的增量--来进行。
这种调节可伴有较小权重负载的开关频率的增加。这通常对Pst没有负面的影响。
关于这一点,需要强调的是,算法不计算负载的最优开关模式,而是通过改变目标温度来触发模式的改变。这间接影响此模式,因为其使得负载控制器改变负载开关模式。这是因为负载控制器基于实际级温度和目标温度之间的差值来确定负载模式。因此,算法触发的目标温度的变化将导致此差值的变化,其将导致由负载控制器设置的改变的负载模式。
优选为,闪烁分析器模块134在软件中实现人类大脑眼睛模型。此模型的原理图在图3中给出。图4更为详细地示出了基于人类大脑眼睛模型的闪烁分析器模块134的可能的实现。已经选择这种实现,因为其符合已出版的IEC 61000-4-15标准。此闪烁分析器模块的详细描述可以在该标准中找到;由于这个原因,下面仅仅给出对图4所示多个子模块的简短介绍。
模块410(也标为模块1)建立针对其对电压波动进行测量的基准水平。该模块可通过用于将进入的AC信号变换为适于由微处理器模拟至数字转换器(ADC)测量的电压水平的外部硬件--例如模块405--实施。
在模块420(也标为模块2)中,将由闪烁导致的调制与AC电源的50-Hz或60-Hz频率分开。模块420的平方乘法器(squaring multiplier)部分对响应于电压波动的白炽灯泡光输出中的变化进行模拟。简短而言,该模块的目的是用于恢复调制信号,同时,抑制干线频率载波信号。
模块430说明人类可察觉性。典型地,模块430包括三个串联连接的滤波器以及定范围电路(ranging circuit)。一个滤波器为一阶高通滤波器,Fc被设定为0.05Hz。还使用了拐点频率为35Hz的六阶Butterworth低通滤波器。此滤波器将测量的频率限定为眼睛能够观察到的。第三滤波器提供了中心为8.8Hz的带通响应。带通滤波器提供了在0.05Hz与35Hz之间的感兴趣的频带内的非常特殊的加权函数,并采取行动,对普通人类观察者的总体灯丝-眼睛-大脑响应的一部分进行模拟。这种响应在8.8Hz处出现峰值。模块430的定范围电路选择合适的测量范围。由于可能有非常宽的可察觉值的范围,选择是必要的。或者,可在不需要范围切换的闪烁仪表设计中实现对数分类器。
模块440结合了平方乘法器和一阶滑动滤波器,以模拟大脑识别变化的能力。特别地,模块440提供了实现用于闪烁感知的灯丝-眼睛-大脑模型的其它部分的功能。平方运算符(squaring operator)模拟非线性眼睛-大脑响应特性,同时,一阶滤波器模拟大脑中的感知存储效应。一阶滤波器被规定为具有0.3秒的时间常数的滑动平均滤波器(sliding meanfilter),其被实现为0.53Hz的拐点频率的一阶低通滤波器。最终,模块450执行对测量的闪烁具有刺激性或实际具有危险性--例如癫痫发作--的可能性进行评估所需要的统计分析。统计分析的结果为Pst值的推定,其在模块450的输出上提供。典型地,基于每10ms从模块410、420、430和440收集到的统计数据,模块450每秒更新Pst
优选地,模块420-一440通过软件实施。本领域人员可容易地实现这样的实施,例如以C语言之类的编程语言。
如果闪烁在短的时间间隔内不频繁地发生则比较能够容忍。在存在增大的水平强度、事件频率或事件持续时间的情况下,容忍性降低。闪烁仪表400推定得到的Pst的值用于如图5所示减少人类可感知的闪烁的发生,图5示出了发热控制器132的运行流程。运行流程优选为通过软件实现。发热控制器132从闪烁分析模块134接收Pst的更新值,并将该值与前面接收到的Pst值相比较。在步骤510中,发热控制器132评估Pst的值是否存在增大的趋势。如果是这种情况,发热控制器132可直接移动到步骤530并应用本发明的闪烁降低算法。或者,可将Pst的最新值与前面提到的预定阈值进行比较,例如Pst<0.8或Pst<0.5,如果Pst的最新值超过此阈值,发热控制器132可进行到步骤530。
如前面所解释的,闪烁降低算法的应用导致本发明的系统的电气负载部件的开关频率的重新平衡。在图1所示的液体加热器的情况下,这种重新平衡可通过调节第一级110的输出温度T1来实现。这可具有这样的效果:较不频繁地致动较大负载的发热元件114,而较小负载的发热元件112可被开关,以便对此进行补偿。在Tout不被降低的情况下,第二级120将产生附加的发热效果。
如果所需输出温度Tout能以这种方式达到,第二级120可降低较高负载发热元件124的开关频率,并增加较小负载发热元件122的开关频率。如果重新平衡成功,由闪烁分析器模块134推定Pst的下一个循环将显示出Pst的降低,如步骤550所示。这意味着不需要系统的进一步重新平衡,至少只要系统性能需求不改变。一个例外是当Pst值降低没有导致此值降到低于预定阈值时,在这种情况下可能需要进一步的重新平衡。
在极端情况下,电气负载部件的重新平衡不会导致Pst值的降低,例如如果系统性能需求导致引起Pst增加的开关模式。在这种情况下,步骤550不会发生,Pst可进一步增加,尽管发热控制器132执行重新平衡步骤。
这可导致Pst超出临界阈值--例如Pst>1--的现实威胁,临界阈值是这样的Pst值:在该值上,超过50%的人在暴露于这种闪烁时认为闪烁是具有刺激性的。如前面解释的,不允许特定类型的系统--例如请求式加热器--超过该值,如果这些系统要遵照可适用的标准的话。图6示出了在该方案中发热控制器132的运行流程。在步骤610中,发热控制器检测到Pst已超出临界阈值,其通过发热控制器132的微处理器触发闪烁防止算法的执行。该算法延迟例如高负载发热器元件124等电气负载部件的致动,如步骤630所示。这降低了这些部件的开关频率,并因此将Pst降低为低于临界阈值,如步骤650所示。然而,如步骤640所示,结果是输出性能的潜在的降低,例如,在图1的液体加热器100的情况下,液体温度的输出温度Tout的较大的偏差。闪烁避免算法被典型地应用在必须遵照闪烁标准--例如IEC 61000标准--的本发明的系统中,其中,电器不能以高于1的Pst值导致闪烁。
换言之,在第一级110的目标输出温度调节在限定之内仍不能导致Pst降低的情况下,例如,当发热需求在相对较短的时间周期内显示出大的波动时,算法将注意到其重新平衡效应不产生Pst的降低。在这样的方案中,算法将调用导致与系统预期输出温度之间(增大的)偏差的加热延迟算法。将会明了,在系统必须遵照不允许Pst超过1的标准要求--例如请求式加热器的标准要求--的情况下,发热延迟算法的应用是必要的。
图7概括了本发明的方法,其由发热控制器132和闪烁分析器模块134实施。在步骤710中,在预定时间帧期间由本发明的系统的相应电气负载部件的开关频率做出电源上的电压变动的推定。优选为,步骤710包含推定预定时间帧期间在连接到电源的光源中的可观察闪烁的量。
在步骤720中,响应于推定步骤710,具有第一负载的电气负载部件和具有第二负载的电气负载部件的开关频率得到调节,以便降低下一时间帧期间电源上的电压变动,同时,确保所述多个级能够在下一个时间帧期间产生输出。
步骤710和720可通过这样来实现:在步骤710中,在所述时间帧期间由电气负载部件的开关推定短期闪烁值,并且,如果短期闪烁值相较于上一时间帧表现出向上的趋势,在步骤720中,通过降低具有第一负载的电气负载部件的开关频率并增加具有第二负载的电气负载部件的开关频率,调节电气负载部件的开关频率。这是图5所示运行流程的可能的实现。如果短期闪烁值Pst超过预定阈值,则步骤715中的检测可在步骤720之前。
该方法还可包含步骤730,其中,如步骤725中检查的那样,如果短期闪烁值超过临界阈值,延迟至少一些电气负载部件的激活。这是图6所示运行流程的可能的实现。
方法优选为应用到图1中的液体加热系统100,然而,如前面所建议的那样,本发明的方法的其它应用同样是可行的。
应当注意,上述实施例不是对本发明进行限制,本领域技术人员能够在不脱离所附权利要求的范围的情况下设计出多种替代实施例。在列举几种装置的装置权利要求中,这些装置中的几种可通过一个且相同的硬件产品实现。在相互不同的从属权利要求中给出特定特征并不表示不能有利地组合使用这些特征。

Claims (19)

1.一种被布置为连接到电源的系统(100),该系统包含:
多个电气负载部件,其包含用于协调产生输出(Tout)的级(110,120),所述级的第一子集(110)中的每个级包含至少一个具有第一负载的电气负载部件(114),所述级的第二子集(120)中的每个级包含至少一个具有第二负载的电气负载部件(122),第一负载大于第二负载;以及
用于控制电气负载部件(112,114,122,124)的控制器(130),控制器被布置为,在预定时间帧中,由相应的电气负载部件的开关频率,推定电源上的电压变动,控制器包含算法,该算法用于响应于所述推定来调节具有第一负载的电气负载部件(114,124)和具有第二负载的电气负载部件(112,122)的开关频率,以便降低下一个时间帧期间电源上的电压变动,同时,确保所述多个级(110,120)能够在下一个时间帧期间产生输出(Tout)。
2.如权利要求1所述的系统,其中,控制器(130)被布置为推定预定时间帧期间在连接到电源的光源中的可观察闪烁的量。
3.如权利要求2所述的系统,其中,控制器(130)被配置为在所述时间帧期间由电气负载部件(112,114,122,124)的开关推定短期闪烁值(Pst);算法被配置为,如果短期闪烁值相较于前一时间帧表现出向上的趋势,降低具有第一负载的电气负载部件(114,124)的开关频率,增加具有第二负载的电气负载部件(112,122)的开关频率。
4.如权利要求3所述的系统,其中,算法被配置为,如果短期闪烁值(Pst)超过预定阈值,调节电气负载部件(112,114,122,124)的开关频率。
5.如权利要求3或4中任意一项所述的系统,其中,控制器(130)包含另一算法,以便在短期闪烁值(Pst)超过临界阈值的情况下,延迟电气负载部件(112,114,122,124)中至少一些的激活。
6.如权利要求1至4中任意一项所述的系统,其中,级的第一子集包括用于将液体加热到第一温度(T1)的第一液体加热级(110),级的第二子集包括用于将液体从第一温度加热到第二温度(Tout)的第二液体加热级(120);且其中,具有第一负载的电气负载部件包含第一发热元件(114),具有第二负载的电气负载部件包含另一发热元件(122)。
7.如权利要求6所述的系统,其中,第一液体加热级(110)和第二液体加热级(120)各自包含第一发热元件(114,124)和另一发热元件(112,122),且其中,算法被布置为,降低第一发热元件(114,124)的开关频率并增加另一发热元件(112,122)的开关频率,以降低电源上的电压变动。
8.如权利要求6所述的系统,其中,算法被进一步布置为调节第一温度(T1),以降低电源上的电压变动。
9.如权利要求7所述的系统,其中,算法被进一步布置为调节第一温度(T1),以降低电源上的电压变动。
10.如权利要求2所述的系统,其中,控制器(130)包含软件实现的闪烁仪表(134),以便推定预定时间帧期间在连接到电源的光源中的可感知闪烁的量。
11.一种控制连接到电源的系统(100)的方法,该系统包含:多个电气负载部件,其包含用于协调产生输出(Tout)的级(110,120),所述级的第一子集(110)中的每个级包含至少一个具有第一负载的电气负载部件(114),所述级的第二子集(120)中的每个级包含至少一个具有第二负载的电气负载部件(122),第一负载大于第二负载,
该方法包含:
在预定时间帧期间,由相应的电气负载部件的开关频率,推定(710)电源上的电压变动;以及
响应于所述推定,调节(720)具有第一负载的电气负载部件和具有第二负载的电气负载部件的开关频率,以便降低下一个时间帧期间电源上的电压变动,同时,确保所述多个级可在下一个时间帧期间产生输出(Tout)。
12.如权利要求11所述的方法,其中,推定电源上的电压变动的步骤包含推定预定时间帧期间在连接到电源的光源中的可观察闪烁的量。
13.如权利要求12所述的方法,其中,该方法还包含:
在所述时间帧期间,由电气负载部件的开关推定短期闪烁值(Pst),且如果短期闪烁值相较于前一时间帧表现出向上的趋势:
通过降低具有第一负载的电气负载部件的开关频率并增加具有第二负载的电气负载部件的开关频率,调节电气负载部件的开关频率。
14.如权利要求13所述的方法,其中,调节电气负载部件的开关频率的步骤包含:如果短期闪烁值(Pst)超过预定阈值,调节所述频率。
15.如权利要求13或14所述的方法,其中,该方法还包括,如果短期闪烁值(Pst)超过临界阈值,延迟(730)至少一些电气负载部件的激活。
16.如权利要求11-14中任意一项所述的方法,其中,级的第一子集包括用于将液体加热到第一温度的第一液体加热级,级的第二子集包括用于将液体从第一温度加热到第二温度的第二液体加热级;且其中,具有第一负载的电气负载部件包含第一发热元件,具有第二负载的电气负载部件包含另一发热元件。
17.如权利要求16所述的方法,其中,第一液体加热级和第二液体加热级各自包含第一发热元件和另一发热元件,且其中,算法被布置为,降低第一发热元件的开关频率且增加另一发热元件的频率,以降低电源上的电压变动,该方法包含:
降低第一发热元件的激活频率;以及
增加另一发热元件的激活频率,以降低电源上的电压变动。
18.如权利要求16所述的方法,其还包含:降低第一温度(T1),以降低电源上的电压变动。
19.如权利要求17所述的方法,其还包含:降低第一温度(T1),以降低电源上的电压变动。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9353486B2 (en) * 2011-08-16 2016-05-31 Railway Equipment Company, Inc. Load balanced track switch heating
EP3361830A1 (en) * 2017-02-09 2018-08-15 ABB Schweiz AG Integrated flicker control for arc furnace
EP3844593A4 (en) 2018-08-31 2022-04-13 Hewlett-Packard Development Company, L.P. POWER DELIVERY SMOOTHING IN DEVICE STATE TRANSITIONS
CN110895422B (zh) * 2019-11-20 2021-04-02 珠海格力电器股份有限公司 电压控制方法及装置、控制器、控制电路

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3601555A1 (de) * 1986-01-21 1987-07-23 Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg Steuereinrichtung eines elektrischen durchlauferhitzers
EP0563790A2 (de) * 1992-03-30 1993-10-06 Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH Verfahren zum Betreiben mehrerer parallel geschalteter Thyristorsteller
DE19531134A1 (de) * 1995-08-24 1997-02-27 Forbach Gmbh Verfahren und Einrichtung zur Einstellung einer vorgebbaren Auslauftemperatur eines elektrischen Durchlauferhitzers
DE19728333C2 (de) * 1997-07-03 2000-04-13 Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg Verfahren und Einrichtung zur Leistungssteuerung eines elektrischen Heizgeräts
US6541740B2 (en) * 2000-01-18 2003-04-01 Augustine Medical, Inc. Heater/blower unit with load control

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2241681A1 (de) 1972-08-24 1974-03-14 Licentia Gmbh Elektrischer durchlauferhitzer fuer wasser
DE3539581A1 (de) 1985-11-08 1987-05-21 Philips Patentverwaltung Verfahren zum steuern mehrerer elektrischer lasten
JP3885842B2 (ja) * 1996-11-14 2007-02-28 大同特殊鋼株式会社 アーク炉のフリッカ抑制方法及び装置
US6246831B1 (en) 1999-06-16 2001-06-12 David Seitz Fluid heating control system
CN1213257C (zh) * 2000-10-02 2005-08-03 皇家菲利浦电子有限公司 水流加热元件
JP4110376B2 (ja) * 2002-07-11 2008-07-02 セイコーエプソン株式会社 画像形成装置
US8428449B2 (en) * 2004-12-20 2013-04-23 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method of operating a flow-through heating

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3601555A1 (de) * 1986-01-21 1987-07-23 Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg Steuereinrichtung eines elektrischen durchlauferhitzers
EP0563790A2 (de) * 1992-03-30 1993-10-06 Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH Verfahren zum Betreiben mehrerer parallel geschalteter Thyristorsteller
DE19531134A1 (de) * 1995-08-24 1997-02-27 Forbach Gmbh Verfahren und Einrichtung zur Einstellung einer vorgebbaren Auslauftemperatur eines elektrischen Durchlauferhitzers
DE19728333C2 (de) * 1997-07-03 2000-04-13 Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg Verfahren und Einrichtung zur Leistungssteuerung eines elektrischen Heizgeräts
US6541740B2 (en) * 2000-01-18 2003-04-01 Augustine Medical, Inc. Heater/blower unit with load control

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