一種分子泵變頻器控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于變頻器控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種分子泵變頻器控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]分子泵是獲得高真空(HV)和超高真空(UHV)的關(guān)鍵設(shè)備之一。它被廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)、表面工程、核能工業(yè)、等離子體技術(shù)、薄膜工程等工業(yè)領(lǐng)域和研宄部門。渦輪分子泵擺脫了依靠容積變化來抽氣的容積泵原理，但為了提高壓縮比和抽速，其轉(zhuǎn)速非常高，一般在 15000rpm 到 90000rpm 之間。
[0003]目前的分子泵產(chǎn)品一般采用高速交流異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)的額定頻率在250-1500HZ之間，額定電壓一般小于60V。世界各國工頻電網(wǎng)電源的頻率和電壓不盡相同，如我國為220V/50HZ，日本為110V/60HZ等，但是世界各國工頻電網(wǎng)電源都不能滿足分子泵運(yùn)行的要求，這就需要變頻調(diào)速裝置來驅(qū)動(dòng)分子泵。
[0004]變頻驅(qū)動(dòng)裝置實(shí)質(zhì)上為一個(gè)專用的變頻器，是依托于電力電子變換技術(shù)，利用電力電子器件及其電路對(duì)電網(wǎng)輸入進(jìn)行變壓、變流和變頻，以達(dá)到分子泵電機(jī)輸入要求的電能變換裝置，同時(shí)，具有一定的保護(hù)和控制功能。變頻器作為一種變頻調(diào)速系統(tǒng)，憑借其優(yōu)越的性能和節(jié)能效果，已逐漸開始在分子泵行業(yè)發(fā)揮它安全、穩(wěn)定、高效的控制實(shí)效。
[0005]現(xiàn)有的變頻器通常隨著分子泵的啟動(dòng)而啟動(dòng)，變頻器輸出給分子泵的電源不會(huì)隨著分子泵的實(shí)際轉(zhuǎn)速而相應(yīng)變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提出一種可追蹤分子泵實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速，減小啟動(dòng)沖擊電流的分子泵變頻器控制系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明解決技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，提出一種分子泵變頻器控制系統(tǒng)，其包括降壓模塊、整流模塊、逆變模塊、轉(zhuǎn)速追蹤模塊以及DSP控制模塊；所述轉(zhuǎn)速追蹤模塊將逆變模塊輸出的UVW三相交流電信號(hào)轉(zhuǎn)換為分子泵實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速；所述DSP控制模塊根據(jù)分子泵實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速輸出相應(yīng)頻率的SPWM波控制逆變模塊的輸出電壓。
[0008]進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)速追蹤模塊通過如下方式獲得分子泵實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速:將UVW三相交流電信號(hào)的UV兩相電壓通過運(yùn)算放大器差分計(jì)算后輸出反映UV兩相電壓差值的第一矩形波信號(hào)；將VW兩相電壓通過運(yùn)算放大器差分計(jì)算后輸出反映VW兩相電壓差值的第二矩形波信號(hào)；對(duì)第一矩形波信號(hào)與第二矩形波信號(hào)的高電平計(jì)數(shù)，根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)高電平輸出個(gè)數(shù)得出第一矩形波信號(hào)與第二矩形波信號(hào)的輸出頻率，根據(jù)該輸出頻率得出分子泵轉(zhuǎn)動(dòng)頻率從而計(jì)算出分子泵轉(zhuǎn)速。
[0009]進(jìn)一步地，所述降壓模塊將220V交流電降為60V交流電。
[0010]進(jìn)一步地，所述整流模塊將60V交流電轉(zhuǎn)換為85V脈動(dòng)直流電。
[0011]進(jìn)一步地，還包括濾波模塊，所述濾波模塊將脈動(dòng)直流電濾波成平滑的直流電。
[0012]進(jìn)一步地，所述逆變模塊將直流電逆變?yōu)镾PWM波等效交流電并添加死區(qū)以及死區(qū)補(bǔ)償。
[0013]進(jìn)一步地，還包括電流采樣模塊與顯示模塊；所述電流采樣模塊采集逆變模塊輸出的實(shí)時(shí)電流值并通過顯示模塊顯示。
[0014]進(jìn)一步地，還包括外部端子溫度檢測模塊，所述外部端子溫度檢測模塊檢測分子泵實(shí)時(shí)溫度，當(dāng)溫度超過設(shè)定值時(shí)斷開分子泵電源。
[0015]進(jìn)一步地，所述顯示模塊與DSP控制模塊之間采用RS485通訊協(xié)議并添加CRC校驗(yàn)豐吳塊。
[0016]本發(fā)明設(shè)置有轉(zhuǎn)速追蹤模塊，通過轉(zhuǎn)速追蹤模塊實(shí)時(shí)追蹤分子泵轉(zhuǎn)速并根據(jù)分子泵轉(zhuǎn)速調(diào)整輸出電壓值使得分子泵無論在何時(shí)或者何種狀態(tài)啟動(dòng)均可實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，可減小啟動(dòng)瞬間充電電流。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明分子泵變頻器控制系統(tǒng)的控制原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下是本發(fā)明的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。
[0019]請(qǐng)參照?qǐng)D1，本發(fā)明分子泵變頻器控制系統(tǒng)，其包括降壓模塊10、整流模塊20、逆變模塊30、轉(zhuǎn)速追蹤模塊40以及DSP控制模塊50。
[0020]降壓模塊10用于將工頻電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換為適合分子泵變頻器使用的電壓，例如將中國220V或380V工頻電壓降為60V，或者將日本IlOV工頻電壓降為60V。
[0021]降壓后的交流電通過整流模塊20整流為脈動(dòng)的直流電源。整流模塊20可采用三相全橋整流電路。
[0022]經(jīng)過整流模塊20輸出的脈動(dòng)直流電源還可經(jīng)過濾波模塊60處理為平穩(wěn)的直流電源。
[0023]平穩(wěn)的直流電源經(jīng)過逆變模塊30轉(zhuǎn)換為等效的交流電源供分子泵使用。
[0024]本發(fā)明中，逆變模塊的IGBT受DSP控制模塊50控制。也即，逆變模塊輸出的UVW三相交流電先輸出至轉(zhuǎn)速追蹤模塊，轉(zhuǎn)速追蹤模塊根據(jù)UVW三相交流電得出分子泵電機(jī)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速，DSP控制模塊50根據(jù)分子泵實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速輸出相應(yīng)頻率的SPWM波信號(hào)給逆變模塊，使得逆變模塊按照需求輸出對(duì)應(yīng)的電壓。
[0025]轉(zhuǎn)速追蹤模塊通過如下方式獲得分子泵電機(jī)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速:
[0026]將UVW三相交流電信號(hào)的UV兩相電壓通過運(yùn)算放大器差分計(jì)算后輸出反映UV兩相電壓差值的第一矩形波信號(hào)；將VW兩相電壓通過運(yùn)算放大器差分計(jì)算后輸出反映VW兩相電壓差值的第二矩形波信號(hào)；對(duì)第一矩形波信號(hào)與第二矩形波信號(hào)的高電平計(jì)數(shù)，根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)高電平輸出個(gè)數(shù)得出第一矩形波信號(hào)與第二矩形波信號(hào)的輸出頻率，根據(jù)該輸出頻率得出分子泵轉(zhuǎn)動(dòng)頻率從而計(jì)算出分子泵轉(zhuǎn)速。
[0027]在一較佳實(shí)施例中，利用程序主循環(huán)2ms執(zhí)行一次的特性，以500個(gè)高電平周期為一個(gè)循環(huán)計(jì)算出輸出頻率。信號(hào)輸出頻率與分子泵電機(jī)頻率存在一比一的關(guān)系。
[0028]當(dāng)變頻器無輸出且分子泵轉(zhuǎn)速不為O時(shí)，在啟動(dòng)瞬間，變頻器即可以根據(jù)分子泵實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速輸出相應(yīng)SPWM波控制逆變模塊，實(shí)現(xiàn)分子泵的軟啟動(dòng)，可以減小啟動(dòng)瞬間的沖擊電流。
[0029]更為優(yōu)選地，本發(fā)明的逆變模塊還添加了死區(qū)以及死區(qū)補(bǔ)償使得逆變模塊輸出的交流電波形更貼近實(shí)際交流電。
[0030]本發(fā)明還設(shè)置有電流采樣模塊70以及顯示模塊80，電流采樣模塊70。電流采樣模塊70采集逆變模塊輸出的實(shí)時(shí)電流值并反饋至DSP控制模塊并通過顯示模塊80顯示，方便使用者查看分子泵變頻器實(shí)時(shí)工作狀態(tài)。
[0031]DSP控制模塊與顯示模塊之間采用RS485通訊協(xié)議通訊，同時(shí)還添加有CRC校驗(yàn)程序，使得DSP控制模塊與顯示模塊之間的通訊具有很強(qiáng)的抗干擾能力，可以適用于各類復(fù)雜的工況。
[0032]更為優(yōu)選地，本發(fā)明還設(shè)置有外部端子溫度檢測模塊，所述外部端子溫度檢測模塊檢測分子泵實(shí)時(shí)溫度，當(dāng)溫度超過設(shè)定值時(shí)斷開分子泵電源。外部端子溫度檢測模塊可以完美保護(hù)分子泵，防止分子泵過熱的現(xiàn)象發(fā)生。
[0033]本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種分子泵變頻器控制系統(tǒng)，其特征在于:包括降壓模塊、整流模塊、逆變模塊、轉(zhuǎn)速追蹤模塊以及DSP控制模塊；所述轉(zhuǎn)速追蹤模塊將逆變模塊輸出的UVW三相交流電信號(hào)轉(zhuǎn)換為分子泵實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速；所述DSP控制模塊根據(jù)分子泵實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速輸出相應(yīng)頻率的SPWM波控制逆變模塊的輸出電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求要求I所述的分子泵變頻器控制系統(tǒng)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)速追蹤模塊通過如下方式獲得分子泵實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速:將UVW三相交流電信號(hào)的UV兩相電壓通過運(yùn)算放大器差分計(jì)算后輸出反映UV兩相電壓差值的第一矩形波信號(hào)；將VW兩相電壓通過運(yùn)算放大器差分計(jì)算后輸出反映VW兩相電壓差值的第二矩形波信號(hào)；對(duì)第一矩形波信號(hào)與第二矩形波信號(hào)的高電平計(jì)數(shù)，根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)高電平輸出個(gè)數(shù)得出第一矩形波信號(hào)與第二矩形波信號(hào)的輸出頻率，根據(jù)該輸出頻率得出分子泵轉(zhuǎn)動(dòng)頻率從而計(jì)算出分子泵轉(zhuǎn)速。
3.根據(jù)權(quán)利要求要求I所述的分子泵變頻器控制系統(tǒng)，其特征在于:所述降壓模塊將220V交流電降為60V交流電。
4.根據(jù)權(quán)利要求要求I所述的分子泵變頻器控制系統(tǒng)，其特征在于:所述整流模塊將60V交流電轉(zhuǎn)換為85V脈動(dòng)直流電。
5.根據(jù)權(quán)利要求要求I所述的分子泵變頻器控制系統(tǒng)，其特征在于:還包括濾波模塊，所述濾波模塊將脈動(dòng)直流電濾波成平滑的直流電。
6.根據(jù)權(quán)利要求要求I所述的分子泵變頻器控制系統(tǒng)，其特征在于:所述逆變模塊將直流電逆變?yōu)镾PWM波等效交流電并添加死區(qū)以及死區(qū)補(bǔ)償。
7.根據(jù)權(quán)利要求要求I所述的分子泵變頻器控制系統(tǒng)，其特征在于:還包括電流采樣模塊與顯示模塊；所述電流采樣模塊采集逆變模塊輸出的實(shí)時(shí)電流值并通過顯示模塊顯不O
8.根據(jù)權(quán)利要求要求I所述的分子泵變頻器控制系統(tǒng)，其特征在于:還包括外部端子溫度檢測模塊，所述外部端子溫度檢測模塊檢測分子泵實(shí)時(shí)溫度，當(dāng)溫度超過設(shè)定值時(shí)斷開分子泵電源。
9.根據(jù)權(quán)利要求要求7所述的分子泵變頻器控制系統(tǒng)，其特征在于:所述顯示模塊與DSP控制模塊之間采用RS485通訊協(xié)議并添加CRC校驗(yàn)?zāi)K。
【專利摘要】本發(fā)明提出一種分子泵變頻器控制系統(tǒng)，其包括降壓模塊、整流模塊、逆變模塊、轉(zhuǎn)速追蹤模塊以及DSP控制模塊；所述轉(zhuǎn)速追蹤模塊將逆變模塊輸出的UVW三相交流電信號(hào)轉(zhuǎn)換為分子泵實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速；所述DSP控制模塊根據(jù)分子泵實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速輸出相應(yīng)頻率的SPWM波控制逆變模塊的輸出電壓。本發(fā)明設(shè)置有轉(zhuǎn)速追蹤模塊，通過轉(zhuǎn)速追蹤模塊實(shí)時(shí)追蹤分子泵轉(zhuǎn)速并根據(jù)分子泵轉(zhuǎn)速調(diào)整輸出電壓值使得分子泵無論在何時(shí)或者何種狀態(tài)啟動(dòng)均可實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，可減小啟動(dòng)瞬間充電電流。
【IPC分類】H02M7-5387, H02P23-14, H02P1-30
【公開號(hào)】CN104868771
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510155968
【發(fā)明人】孫文
【申請(qǐng)人】浙江新富凌電氣股份有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年4月3日