CN101551179B - 一种制冷系统及制冷方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种制冷系统及制冷方法，所述制冷系统包括控制器、功率驱动模块、半导体制冷模块、安全检测模块和管路控制模块，还包括硬线安全互锁模块，当发生故障时，硬线安全互锁模块接收安全检测模块和功率驱动模块输出的故障信号，控制功率驱动模块断开半导体制冷器的直流电源，并将故障信号传输至控制器进行处理，提高了制冷系统的安全性，所述制冷系统包括三相电源滤波模块，解决了现有的制冷系统产生谐波干扰的问题，提高了制冷系统的电磁兼容性。本发明所提供的制冷方法根据制冷量的需求，选择需启动的半导体制冷器数量，扩大了制冷系统的应用范围，并降低能耗。

Description

一种制冷系统及制冷方法

技术领域

本发明涉及光刻设备，尤其涉及一种温度控制系统的制冷系统及制冷方法。

背景技术

在半导体制造生产线中，光刻机具有长时间处于运行状态的特点，这需要其内部环境处于恒温状态，光刻机中的温度控制系统(Temperature Control Unit，TCU)即是用来控制光刻机内部的环境温度。一般TCU主要是由加热系统和制冷系统组成，其通过加热系统或制冷系统控制自身的循环介质的温度，并通过管路与光刻机连接，实现与光刻机内部环境和器件的热交换，来保证光刻机系统的温度稳定性要求。随着制冷技术的发展，目前半导体制冷技术也已应用于光刻机的TCU中。

公开号为CN101221006A的发明专利提出了一种双半导体制冷器运行的方法，来提高制冷系统的可靠性。但是在制冷量需求不高的场合仍使用双半导体制冷器运行，会导致制冷系统大部分的制冷能力闲置。在实际温控过程中还会造成制冷输出量较大，温度控制系统需要提供更多的加热量来平衡制冷量以达到温度控制的目的，这样会导致大量能耗浪费。

另外，参考韩国Teamkorea公司生产的光刻机TCU产品说明书，其采用的是半导体制冷技术。其制冷系统采用三相交流调压模块对半导体制冷器的输入电源进行调压；然后采用桥式整流模块将调压后的交流电源转化为直流电源，供半导体制冷器使用。它通过温控器输出控制量来调节三相交流调压模块的电源输出波形，从而实现对制冷量的调节。为了增强制冷功率驱动模块的安全性，它还采用漏电流监测器对调压后的交流电源进行漏电流检测，采用熔断器对整流后的直流回路进行了过流保护。然而，虽然三相交流调压模块可以实现连续快速地调节，但它是一个高次谐波源，会造成输出电压谐波分量较大，产生谐波干扰，对负载和周围的设备产生不良影响。另外，采用熔断器过流保护虽然能够起到保护制冷器的作用，但是TCU不能对过流故障进行处理，这样会导致当制冷器发生过流故障时，其它执行元件如泵、加热器等仍在运行，存在很大的安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种制冷系统，以解决现有的制冷系统存在较大的安全隐患的问题，提高了制冷系统的安全性。

本发明的另一目的在于，提供一种制冷系统，以解决现有的制冷系统产生的谐波干扰问题，提高了制冷系统的电磁兼容性。

本发明的又一目的在于，提供一种制冷方法，以解决现有的制冷方法所产生的能耗浪费问题。

为了实现所述的目的，本发明提供一种制冷系统，包括依次连接的控制器、功率驱动模块、半导体制冷模块和管路控制模块，还包括安全检测模块，连接所述半导体制冷模块，还包括硬线安全互锁模块，与所述控制器、功率驱动模块和安全检测模块连接，其中，所述半导体制冷模块包括多个机械连接的半导体制冷器，所述半导体制冷器包括管路系统；所述安全检测模块用以检测所述多个半导体制冷器是否发生故障；所述控制器输出控制信号，控制所述功率驱动模块、半导体制冷模块、安全检测模块和管路控制模块的运行；所述功率驱动模块根据所述控制信号，为所述半导体制冷模块提供电源，并检测是否发生故障；所述管路控制模块根据所述控制信号控制所述管路系统的通断；所述硬线安全互锁模块接收故障信号，控制所述功率驱动模块断开所述直流电源，并将所述故障信号传输至所述控制器进行处理。

进一步的，所述功率驱动模块包括依次连接的谐波抑制模块、调压整流模块、断路装置以及安全保护与检测装置。

进一步的，所述谐波抑制模块包括三相电源滤波模块，连接所述调压整流模块，用以接收输入电源，并对其进行滤波，同时抑制所述调压整流模块产生的谐波干扰。

进一步的，所述调压整流模块包括：三相交流调压模块，其输入端连接所述三相电源滤波模块，输出端连接所述安全保护与检测装置，根据控制器输出的控制信号调节所述输入电源；以及三相整流模块，其输入端连接所述断路装置，输出端连接所述安全保护与检测装置，将所述调节后的输入电源转化为所述电源。

进一步的，所述断路装置包括固态继电器模块，其根据硬线安全互锁模块输出的控制信号控制所述电源的通断。

进一步的，所述安全保护与检测装置包括：马达启动器及辅助触点模块，连接所述三相交流调压模块，用以对所述调节后的输入电源进行过流检测，并输出过流故障信号；以及漏电流检测模块，用以对所述调节后的输入电源进行漏电流检测，并输出漏电流故障信号。

进一步的，所述安全保护与检测装置还包括熔断器模块，其输入端连接所述三相整流模块，输出端连接所述半导体制冷模块，用以对所述电源进行过流保护。

本发明还提供了一种制冷方法，包括如下步骤：根据制冷量需求，控制器选择需启动的半导体制冷器数量，并输出控制信号至功率驱动模块和管路控制模块；功率驱动模块根据所述控制信号，为需启动的半导体制冷器提供直流电源；管路控制模块根据所述控制信号，接通需启动的半导体制冷器的管路系统，以启动所述需启动的半导体制冷器；通过安全检测检测模块检测所述半导体制冷器是否发生故障，如果发生故障，硬线安全互锁模块接收所述故障信号，控制所述功率驱动模块断开所述电源，并将所述故障信号传输至所述控制器。

进一步的，所述需启动的半导体制冷器数量由用户设定。

进一步的，在启动所述半导体制冷器前，所述控制器对多个半导体制冷器进行优先级排序。

进一步的，若需启动的半导体制冷器数量为一个，则选择启动优先级最高的半导体制冷器。

进一步的，若需启动的半导体制冷器数量为一个，当所述安全检测模块检测出所述半导体制冷器发生故障时，所述硬线安全互锁模块控制所述功率驱动模块断开所述半导体制冷器的电源，所述控制器通过管路控制模块断开所述半导体制冷器的管路系统。

进一步的，断开所述半导体制冷器的电源和管路系统后，检测其它半导体制冷器是否正常，若检测到有正常的半导体制冷器，且优先级为当前最高，则启动所述正常的半导体制冷器，停止检测，并将此状态设置为报警状态；若未检测到正常的半导体制冷器，则将此状态设置为故障状态，并停止制冷系统的运行。

进一步的，若需启动的半导体制冷器数量为多个，则分时启动所述多个半导体制冷器。

进一步的，若需启动的半导体制冷器数量为多个，先启动优先级较高的半导体制冷器，再启动优先级较低的半导体制冷器。

进一步的，所述多个半导体制冷器在运行过程中相互独立，当所述安全检测模块检测出其中有半导体制冷器发生故障时，所述硬线安全互锁模块控制所述功率驱动模块断开所述发生故障的半导体制冷器的电源，所述控制器通过管路控制模块断开所述发生故障的半导体制冷器的管路系统。

进一步的，断开所述发生故障的半导体制冷器的电源和管路系统后，检测其它半导体制冷器是否正常，若检测到有正常的半导体制冷器，则继续执行该正常的半导体制冷器，检测完成后，将此状态设置为报警状态；若未检测到正常的半导体制冷器，则将此状态设置为故障状态，并停止制冷系统的运行。

与现有技术相比，本发明所提供的制冷系统及制冷方法具有以下有益效果：

1、所述制冷系统包括硬线安全互锁模块，当发生故障时，其接收安全检测模块和功率驱动模块输出的故障信号，控制所述功率驱动模块断开半导体制冷器的直流电源，并将故障信号传输至所述控制器进行处理，提高了制冷系统的安全性。

2、所述制冷系统包括三相电源滤波模块，解决了现有的制冷系统产生谐波干扰的问题，提高了制冷系统的电磁兼容性。

3、所述制冷方法根据制冷量的需求，选择需启动的半导体制冷器数量，扩大了制冷系统的应用范围，并降低能耗。

附图说明

图1为本发明一实施例所提供的制冷系统的示意图；

图2为图1中功率驱动模块及半导体制冷模块的示意图；

图3为现有技术的制冷系统的周围设备的温控效果图；

图4为本发明一实施例所提供的制冷系统的周围设备的温控效果图；

图5为本发明一实施例所提供的制冷方法的示意图；

图6为本发明一实施例所提供的制冷方法所采用的制冷器状态维护表；

图7为本发明一实施例所提供的制冷方法所采用的制冷系统状态维护表。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方案对本发明提出的制冷系统及制冷方法作进一步详细说明。

请参考图1至图2，其中，图1为本发明一实施例所提供的制冷系统的示意图，图2为图1中功率驱动模块及半导体制冷模块的示意图，所述制冷系统包括依次连接的控制器9、功率驱动模块1、半导体制冷模块6、安全检测模块10和管路控制模块8，所述制冷系统还包括硬线安全互锁模块7，与控制器9、功率驱动模块1和安全检测模块10连接，其中，半导体制冷模块6包括多个半导体制冷器，所述半导体制冷器包括管路系统，安全检测模块10用以检测所述多个半导体制冷器是否发生故障，控制器9输出控制信号，控制所述各模块的运行，功率驱动模块1根据所述控制信号，为半导体制冷模块6提供直流电源，并检测是否发生故障；管路控制模块8根据所述控制信号控制所述管路系统的通断；硬线安全互锁模块7接收所述故障信号，控制功率驱动模块1断开所述直流电源，并将所述故障信号传输至控制器9进行处理。

具体的说，硬线安全互锁模块7接收功率驱动模块1和安全检测模块10所输出的故障信号，并输出控制信号硬线触发断路装置4，断开半导体制冷器的直流电源，从而实现硬线安全互锁功能。同时，硬线安全互锁模块7还将该故障信号传输至控制器9，控制器9按照报警与故障处理策略进行处理，所述报警与故障处理策略即控制器9接收到单个故障信号后，根据整个系统状态判断属于报警事件还是故障事件。如果是报警事件则给出警示并记录错误日志，但系统继续工作；如果是故障事件则立即停止系统各元器件的执行，给出警示并记录错误日志，提高了制冷系统的安全性。

进一步的，功率驱动模块1接收输入的三相交流电源，为半导体制冷模块6提供大小可调的直流电源，从而驱动制冷器制冷并实现制冷功量可调，其包括依次连接的谐波抑制模块2、调压整流模块3、断路装置4以及安全保护与检测装置5。

其中，谐波抑制模块2包括三相电源滤波模块21，用以接收输入的三相交流电源，并对其进行滤波，同时抑制调压整流模块3产生的谐波干扰，消除该谐波干扰对制冷系统周围设备的不良影响，提高了制冷系统的电磁兼容性。请参考图3，其为现有技术的制冷系统周围设备的温控效果图，如图所示，该设备(另一台TCU)的温控精度为±0.04℃，稳定性不高，其原因是现有的温度控制系统的制冷系统产生的谐波干扰通过电网传导，对该设备的控制信号产生了影响。请参考图4，其为本发明一实施例所提供的制冷系统周围设备的温控效果图，如图所示，本发明一实施例所提供的制冷系统周围设备(另一台TCU)的温控精度为±0.02℃，温控性能得到明显的改善，基本消除了谐波干扰的影响，提高了制冷系统的电磁兼容性。

其中，调压整流模块3将输入的三相交流电源转化成直流电源，并通过接收控制器9输出的控制信号对直流电源的大小进行调节，其包括三相交流调压模块31以及三相整流模块32，三相交流调压模块31的输入端连接三相电源滤波模块21，输出端连接安全保护与检测装置5，三相交流调压模块31接收控制器9输出的控制信号，根据所述控制信号对输入的三相交流电源按相位控制方式进行调节。三相整流模块32的输入端连接断路装置4，输出端连接安全保护与检测装置5，三相整流模块32将所述调节后的输入电源转化为所述直流电源。

安全保护与检测装置5对功率驱动模块1进行安全保护，检测并输出故障信号，其包括马达启动器及辅助触点模块51、漏电流检测模块52以及熔断器模块53。马达启动器及辅助触点模块51连接三相交流调压模块31，其用以对所述调节后的输入电源进行过流检测，并通过辅助触点输出过流故障信号。漏电流检测模块52用以对所述调节后的输入电源进行漏电流检测，并输出漏电流故障信号。断路装置4包括固态继电器模块41，其根据硬线安全互锁模块7输出的控制信号控制所述直流电源的通断，并经过硬线安全互锁模块7接收控制器9输出的控制信号，以实现对半导体制冷器的直流电源的通断控制。熔断器模块53的输入端连接三相整流模块32，输出端连接半导体制冷模块6，熔断器模块53用以对所述直流电源进行过流保护。

半导体制冷模块6接收直流电源，输出制冷量。同时，安全检测模块10还对半导体制冷器的运行状态进行检测，当发生故障时，安全检测模块7输出故障信号。控制器9控制整个制冷系统的运行，包括输出控制信号来控制断路装置4(经过硬线安全互锁模块7)和管路控制模块8，从而控制半导体制冷器是否工作，并输出控制信号来控制调压整流模块2，以调节制冷量的大小，接收故障信号后按照报警与故障处理策略进行错误处理。

请继续参考图5，本发明还提供了一种制冷方法，包括如下步骤：

S1：根据制冷量需求，控制器9选择需启动的半导体制冷器数量，并输出控制信号至功率驱动模块1和管路控制模块8。

S2：功率驱动模块1根据所述控制信号，为需启动的半导体制冷器提供直流电源。

S3：管路控制模块8根据所述控制信号，接通需启动的半导体制冷器的管路系统，以启动所述需启动的半导体制冷器。

S4：通过安全检测检测模块10检测所述半导体制冷器是否发生故障，如果发生故障，硬线安全互锁模块7接收所述故障信号，控制功率驱动模块1断开所述直流电源。

S5：硬线安全互锁模块7将所述故障信号传输至控制器9。

在启动所述半导体制冷器前，所述控制器对多个半导体制冷器进行优先级排序。若需启动的半导体制冷器数量为一个，则选择启动优先级最高的半导体制冷器；若需启动的半导体制冷器数量为多个，则分时启动所述多个半导体制冷器。

若需启动的半导体制冷器数量为一个，当安全检测模块10检测出所述半导体制冷器发生故障时，硬线安全互锁模块7控制功率驱动模块1断开所述半导体制冷器的直流电源，控制器9通过管路控制模块8断开所述半导体制冷器的管路系统。在断开所述半导体制冷器的直流电源和管路系统后，逐个检测其它半导体制冷器是否正常，若检测到有正常的半导体制冷器，且优先级为当前最高，则启动所述正常的半导体制冷器，停止检测，并将此状态设置为报警状态；若未检测到正常的半导体制冷器，则将此状态设置为故障状态，并停止制冷系统的运行。

若需启动的半导体制冷器数量为多个，先启动优先级较高的半导体制冷器，再启动优先级较低的半导体制冷器。所述多个半导体制冷器在运行过程中相互独立，当安全检测模块10检测出其中有半导体制冷器发生故障时，硬线安全互锁模块7控制功率驱动模块1断开所述发生故障的半导体制冷器的直流电源，控制器9通过管路控制模块8断开所述发生故障的半导体制冷器的管路系统。断开所述发生故障的半导体制冷器的直流电源和管路系统后，逐个检测其它半导体制冷器是否正常，若检测到有正常的半导体制冷器，则继续执行该正常的半导体制冷器，检测完成后，将此状态设置为报警状态；若未检测到正常的半导体制冷器，则将此状态设置为故障状态，并停止制冷系统的运行。

详细的，请参考图6至图7，图6所示为本发明一实施例所提供的制冷方法所采用的制冷器状态维护表，所述制冷器状态维护表记录当前制冷系统所有半导体制冷器的状态信息，包括制冷器编号、系统默认优先级、运行优先级、运行状态等。半导体制冷器编号即将当前制冷系统的所有半导体制冷器按一定次序进行标号。例如，将四制冷器系统的半导体制冷器分别编号为1#、2#、3#、4#。编号后的半导体制冷器需与其断路装置4和管路控制模块8相对应。制冷系统对所有半导体制冷器进行使用优先级排序，优先级高的半导体制冷器将优先使用。例如，将四制冷器系统的1#、2#、3#、4#半导体制冷器分别定义为0、1、2、3级优先级。其中，0级优先级最高，4级优先级最低。当半导体制冷器处于运行状态时，设置其优先级为-1级。当半导体制冷器处于故障状态时设置其优先级为-2级。系统默认优先级即系统默认各半导体制冷器的优先级，该优先级的取值范围为{x|x＝{0，1，2，3，4，...}}。运行优先级是各半导体制冷器在使用过程的实际优先级，该优先级的取值范围为{x|x＝(-2，-1，0，1，2，3，4，...)}。半导体制冷器运行状态则包括待机(ready)、运行(running)、故障(error)三种，分别用值0，1，2来表示。在所述制冷器状态维护表中，半导体制冷器编号和系统默认优先级可以由用户设定。

图7所示为本发明一实施例所提供的制冷方法所采用的制冷系统状态维护表，所述制冷系统状态维护表记录正常运行优化工作方法时所需的各项信息。包括制冷器状态维护表、制冷系统状态、系统半导体制冷器个数、系统要使用半导体制冷器个数、当前使用半导体制冷器个数、当前半导体制冷器编号、是否允许故障替换标志、启动延迟时间等。其中，制冷器状态维护表如上所述；制冷系统状态则包括待机(ready)、启动(Starting)、运行(Running)、报警(alarm)、故障(error)五种，分别用值0，1，2，3，4来表示；系统半导体制冷器个数记录当前系统所拥有的半导体制冷器个数；要使用半导体制冷器个数记录启动制冷系统时要使用的半导体制冷器个数；已使用半导体制冷器个数记录当前已经启动的半导体制冷器个数；当前半导体制冷器编号用于根据该编号访问制冷器状态维护表，获取该半导体制冷器的相关信息；是否允许故障替换标志用于记录系统是否运行故障替换；启动延迟时间记录多制冷器分时启动时时间延迟。在上述维护表中，系统半导体制冷器个数是机器常数，要使用半导体制冷器个数、是否运行故障替换标志可以由用户设定。

系统在每个循环体内根据制冷系统的状态执行相应处理，如果当前制冷系统处于启动状态，则通过系统设置来选择使用多制冷器工作方式或单制冷器工作方式，还可以通过系统设置来选择使用多少个制冷器进行工作。所述多制冷器工作方式即需启动的半导体制冷器数量为多个，所述单制冷器工作方式即需启动的半导体制冷器数量为一个。这样，当应用场合需要提供大制冷能力时，采用多制冷器工作方式以提供足够的制冷量；当应用场合需要较小的制冷能力时，采用单制冷器工作方式以降低能耗。

在每次系统启动制冷器开始工作前，先进行判断，如果使用多制冷器工作方式，则接下来采用多制冷器分时启动工作策略，如果使用单制冷器工作方式，则接下来采用单制冷器启动工作策略。所述多制冷器分时启动工作策略即分时启动所述多个半导体制冷器，为了减小多个半导体制冷器同时接入电网而造成瞬时冲击电流过大、瞬时压降等不良影响，采用先接通一个半导体制冷器的输入电源，延迟一段时间后再接通另一个半导体制冷器的输入电源，如此继续直至接通所有半导体制冷器的输入电源。接通半导体制冷器输入电源的顺序可以按照系统设定的优先级进行，先接通优先级较高的制冷器，再接通优先级较低的制冷器。

多制冷器分时启动过程如下：控制器9在控制逻辑上对每个半导体制冷器依次进行轮询，轮询内容为检查其是否满足接通条件。例如，对1#半导体制冷器进行查询过程如下。首先，如果当前已使用半导体制冷器数已达到要使用半导体制冷器数，则不接通1#半导体制冷器；如果尚未达到，则检查1#半导体制冷器是否有故障。如果1#半导体制冷器有故障，则不接通1#半导体制冷器；如果无故障，则检查1#半导体制冷器是否具有当前最高优先级。如果1#半导体制冷器不具备当前最高优先级，则不接通1#半导体制冷器；如果已经具备，则检查分时启动延迟是否达到。如果尚未达到，则不接通1#半导体制冷器，如果已经达到，则控制器9输出控制信号给管路控制模块8，接通1#半导体制冷器的管路连接；输出控制信号给固态继电器模块41，接通1#半导体制冷器的输入电源。然后设置1#半导体制冷器的优先级为-1，设置1#半导体制冷器的为运行状态，并开始分时启动延迟。完成对1#半导体制冷器的查询后，再开始对2#半导体制冷器进行查询，查询过程类似。如此循环地对当前制冷系统中的所有半导体制冷器进行轮询。当启动半导体制冷器数量达到要使用的半导体制冷器个数时，设置制冷系统状态为运行状态，多制冷器分时启动过程结束；如果最终仍未接通半导体制冷器开始工作，则将制冷系统状态设为故障状态；如果最终接通的半导体制冷器个数未达到要使用半导体制冷器个数时但大于1时，则将制冷系统状态设为报警状态。在本发明其它实施例中，控制器可以不一定按照“1#，2#，...”的次序进行轮询，也可以采用其它次序轮询。

单制冷器启动过程如下：控制器9在控制逻辑上对每个半导体制冷器进行轮询，轮询内容为检查其是否满足接通条件。例如，对1#半导体制冷器进行查询过程如下。首先，如果当前已选择工作半导体制冷器，则不接通1#半导体制冷器；如果尚未选择，则检查1#半导体制冷器是否有故障。如果1#半导体制冷器有故障，则不接通1#半导体制冷器；如果无故障，则检查1#半导体制冷器是否具有当前最高优先级。如果1#半导体制冷器不具备当前最高优先级，则不接通1#半导体制冷器；如果已经具备，则控制器9输出控制信号给管路控制模块8，接通1#半导体制冷器的管路系统；输出控制信号给固态继电器模块41，接通1#半导体制冷器的直流电源。然后设置1#半导体制冷器的优先级为-1，设置1#半导体制冷器状态为运行状态，设置制冷系统状态为运行状态。如果完成对1#半导体制冷器的轮询后，未接通该半导体制冷器，则再开始对2#半导体制冷器进行轮询，轮询过程类似。如此循环地对当前制冷系统中的所有半导体制冷器进行轮询。如果最终仍未接通半导体制冷器开始工作，则将制冷系统状态设为故障状态。在本发明其它实施例中，控制器可以不一定按照“1#，2#，...”的次序进行轮询，也可以采用其它次序轮询。

如果当前半导体制冷器处于运行状态，则通过系统设置来选择使用多制冷器独立运行策略，还是备份制冷器故障替换策略。

所述多制冷器独立运行策略即所述多个半导体制冷器在运行过程中相互独立，当安全检测模块检测出其中有半导体制冷器发生故障时，硬线安全互锁模块控制功率驱动模块断开所述发生故障的半导体制冷器的直流电源，控制器通过管路控制模块断开所述发生故障的半导体制冷器的管路系统，但其它半导体制冷器继续正常工作。

所述备份制冷器故障替换策略即当使用单制冷器工作时，可以通过系统设置选择是否选择故障替换功能。如果不使用故障替换功能，则系统将该现象视为故障事件进行处理。如果使用故障替换功能，则系统在关闭发生故障的半导体制冷器的输入电源与管路装置后，立即接通到另一个正常待机的半导体制冷器的输入电源与管路装置继续工作，此时系统将该现象视为警报事件进行处理；如果此时已无正常待机的半导体制冷器可供使用，则系统视该现象为故障事件进行处理。

多制冷器独立运行过程如下：控制器9在控制逻辑上对每个半导体制冷器进行轮询，轮询内容为检查其是否发生故障。例如，在运行过程中如果1#半导体制冷器发生故障，控制器将关闭1#半导体制冷器的输入电源和管路系统，将其优先级设置为-2，将已使用制冷器数减1；而其它制冷器通过轮询继续保持接通，从而继续进行制冷工作；此时，设置制冷系统状态为报警状态。完成对1#半导体制冷器的轮询后，则再开始对2#半导体制冷器进行轮询，轮询过程类似。当所有半导体制冷器均发生故障时，设置制冷系统状态为故障状态。在本发明其它实施例中，控制器可以不一定按照“1#，2#，...”的次序进行轮询，也可以采用其它次序轮询。备份制冷器故障替换过程如下：控制器9在控制逻辑上对当前编号制冷器进行查询，查询内容为检查其是否发生故障。如果控制器9接收到当前编号制冷器的故障信号，则判断系统是否设置了故障替换功能。如果否，则控制器9停止输出控制信号给管路控制模块8，断开当前编号半导体制冷器的管路系统；输出控制信号给固态继电器模块41，其断开当前编号半导体制冷器的直流电源。然后，将当前编号半导体制冷器优先级设置为-2，将已使用半导体制冷器数减1；将当前编号半导体制冷器状态设为故障，将制冷系统状态设为故障。如果是，则对每个半导体制冷器进行轮询，轮询内容为检查其是否满足接通条件。例如，对1#半导体制冷器进行查询过程如下。首先，如果当前已选择工作半导体制冷器，则不接通1#半导体制冷器；如果尚未选择，则检查1#半导体制冷器是否有故障。如果1#半导体制冷器有故障，则不接通1#半导体制冷器；如果无故障，则检查1#半导体制冷器是否具有当前最高优先级。如果1#半导体制冷器不具备当前最高优先级，则不接通1#半导体制冷器；如果已经具备，则控制器9输出控制信号给管路控制模块8，接通1#半导体制冷器的管路系统；输出控制信号给固态继电器模块41，接通1#半导体制冷器的直流电源。然后设置1#半导体制冷器的优先级为-1，设置1#半导体制冷器状态为运行状态，设置制冷系统状态为报警状态。如果完成对1#半导体制冷器的轮询后，未接通该半导体制冷器，则再开始对2#半导体制冷器进行轮询，轮询过程类似。如此循环地对当前制冷系统中的所有半导体制冷器进行轮询。如果最终仍未接通半导体制冷器开始工作，则将制冷系统状态设为故障状态。在本发明其它实施例中，控制器可以不一定按照“1#，2#，...”的次序进行轮询，也可以采用其它次序轮询。

如果当前半导体制冷器处于报警状态，则系统进行报警处理，包括给出警示、记录错误日志等，但系统仍继续工作。

如果当前制冷器处于故障状态，则系统进行故障处理，包括立即停止制冷系统各模块的执行、给出警示并记录错误日志。

如果当前半导体制冷器处于待机状态，则系统继续执行下一循环体。

综上所述，本发明提供了一种制冷系统，所述制冷系统包括硬线安全互锁模块，当发生故障时，其接收安全检测模块和功率驱动模块输出的故障信号，控制所述功率驱动模块断开半导体制冷器的直流电源，并将故障信号传输至所述控制器进行处理，提高了制冷系统的安全性；所述制冷系统还包括三相电源滤波模块，解决了现有的制冷系统产生谐波干扰的问题，提高了制冷系统的电磁兼容性；本发明还提供了一种制冷方法，所述制冷方法包括单制冷器或多制冷器可选工作策略、多制冷器分时启动策略、多制冷器独立运行策略、单制冷器启动策略、备份制冷器故障替换策略，扩大了制冷系统的应用范围，并降低能耗。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (17)

1.一种制冷系统，包括依次连接的控制器、功率驱动模块、半导体制冷模块和管路控制模块，还包括安全检测模块，连接所述半导体制冷模块，其特征在于，还包括硬线安全互锁模块，其与所述控制器、功率驱动模块和安全检测模块连接，其中，

所述半导体制冷模块包括多个机械连接的半导体制冷器，所述半导体制冷器包括管路系统；

所述安全检测模块用以检测所述多个半导体制冷器是否发生故障；

所述控制器输出控制信号，控制所述功率驱动模块、半导体制冷模块、安全检测模块和管路控制模块的运行；

所述功率驱动模块根据所述控制信号，为所述半导体制冷模块提供电源，并检测是否发生故障；

所述管路控制模块根据所述控制信号控制所述管路系统的通断；

所述硬线安全互锁模块接收故障信号，控制所述功率驱动模块断开直流电源，并将所述故障信号传输至所述控制器进行处理。

2.如权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述功率驱动模块包括依次连接的谐波抑制模块、调压整流模块、断路装置以及安全保护与检测装置。

3.如权利要求2所述的制冷系统，其特征在于，所述谐波抑制模块包括三相电源滤波模块，连接所述调压整流模块，用以接收输入电源，并对其进行滤波，同时抑制所述调压整流模块产生的谐波干扰。

4.如权利要求3所述的制冷系统，其特征在于，所述调压整流模块包括：

三相交流调压模块，其输入端连接所述三相电源滤波模块，输出端连接所述安全保护与检测装置，根据控制器输出的控制信号调节所述输入电源；以及

三相整流模块，其输入端连接所述断路装置，输出端连接所述安全保护与检测装置，将所述调节后的输入电源转化为所述电源。

5.如权利要求4所述的制冷系统，其特征在于，所述断路装置包括固态继电器模块，其根据硬线安全互锁模块输出的控制信号控制所述电源的通断。

6.如权利要求5所述的制冷系统，其特征在于，所述安全保护与检测装置包括：

马达启动器及辅助触点模块，其输入端连接所述三相交流调压模块，输出端连接漏电流检测模块的输入端，用以对所述调节后的输入电源进行过流检测，并输出过流故障信号；以及

漏电流检测模块，其输出端连接所述固态继电器模块，用以对所述调节后的输入电源进行漏电流检测，并输出漏电流故障信号。

7.如权利要求6所述的制冷系统，其特征在于，所述安全保护与检测装置还包括熔断器模块，其输入端连接所述三相整流模块，输出端连接所述半导体制冷模块，用以对所述电源进行过流保护。

8.一种制冷系统的制冷方法，其特征在于，包括如下步骤：

根据制冷量需求，控制器选择需启动的半导体制冷器数量，并输出控制信号至功率驱动模块和管路控制模块；

功率驱动模块根据所述控制信号，为需启动的半导体制冷器提供直流电源；

管路控制模块根据所述控制信号，接通需启动的半导体制冷器的管路系统，以启动所述需启动的半导体制冷器；

通过安全检测模块检测所述半导体制冷器是否发生故障，如果发生故障，硬线安全互锁模块接收故障信号，控制所述功率驱动模块断开所述电源，并将所述故障信号传输至所述控制器。

9.如权利要求8所述的制冷方法，其特征在于，所述需启动的半导体制冷器数量由用户设定。

10.如权利要求9所述的制冷方法，其特征在于，在启动所述半导体制冷器前，所述控制器对多个半导体制冷器进行优先级排序。

11.如权利要求10所述的制冷方法，其特征在于，若需启动的半导体制冷器数量为一个，则选择启动优先级最高的半导体制冷器。

12.如权利要求11所述的制冷方法，其特征在于，若需启动的半导体制冷器数量为一个，当所述安全检测模块检测出所述半导体制冷器发生故障时，所述硬线安全互锁模块控制所述功率驱动模块断开所述半导体制冷器的电源，所述控制器通过管路控制模块断开所述半导体制冷器的管路系统。

13.如权利要求12所述的制冷方法，其特征在于，断开所述半导体制冷器的电源和管路系统后，检测其它半导体制冷器是否正常，若检测到有正常的半导体制冷器，且优先级为当前最高，则启动所述正常的半导体制冷器，停止检测，并将此状态设置为报警状态；若未检测到正常的半导体制冷器，则将此状态设置为故障状态，并停止制冷系统的运行。

14.如权利要求10所述的制冷方法，其特征在于，若需启动的半导体制冷器数量为多个，则分时启动所述多个半导体制冷器。

15.如权利要求14所述的制冷方法，其特征在于，若需启动的半导体制冷器数量为多个，先启动优先级较高的半导体制冷器，再启动优先级较低的半导体制冷器。

16.如权利要求15所述的制冷方法，其特征在于，所述多个半导体制冷器在运行过程中相互独立，当所述安全检测模块检测出其中有半导体制冷器发生故障时，所述硬线安全互锁模块控制所述功率驱动模块断开所述发生故障的半导体制冷器的电源，所述控制器通过管路控制模块断开所述发生故障的半导体制冷器的管路系统。

17.如权利要求16所述的制冷方法，其特征在于，断开所述发生故障的半导体制冷器的电源和管路系统后，检测其它半导体制冷器是否正常，若检测到有正常的半导体制冷器，则继续执行该正常的半导体制冷器，检测完成后，将此状态设置为报警状态；若未检测到正常的半导体制冷器，则将此状态设置为故障状态，并停止制冷系统的运行。

Images