CN112462666A - 一种分体式高功率源控制系统和分体式高功率源 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种分体式高功率源控制系统和分体式高功率源，涉及射频信号的功率控制领域。分体式高功率源控制系统包括：电源机箱、功放机箱和用户控制系统；所述电源机箱与所述功放机箱、所述用户控制系统分别电连接；所述用户控制系统，用于响应用户的操作信息生成功率控制指令；所述电源机箱，用于根据所述功率控制指令为所述功放机箱提供电源；所述功放机箱，用于根据所述功率控制指令生成射频信号并输出。电源机箱可以通过网络通讯与功放控制系统实现数据的交互；功放机箱系统可以作为信号源数据处理中心，实现内部各个数据的监控、数据处理及上报，实现对射频信号的产生和控制。

Description

一种分体式高功率源控制系统和分体式高功率源

技术领域

本发明涉及射频信号的功率控制领域，具体而言，涉及一种分体式高功 率源控制系统和分体式高功率源。

背景技术

随着高功率微波技术在工业微波加热、干燥、微波化工与污水处理、微 波等离子体生成、科研能量等领域的应用，人们对高功率微波设备提出了越 来越高的要求。又基于后端各种环境应用的不同，对大功率微波设备的体积 要求越来越小、集成度越来越高。因此，如何通过少量的互联，从而实现灵 活的应用成为目前亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种分体式高功率源控制系统和分体 式高功率源，以至少解决背景技术提出的不足。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供一种分体式高功率源控制系统，包括：电 源机箱、功放机箱和用户控制系统；

所述电源机箱与所述功放机箱、所述用户控制系统分别电连接；

所述用户控制系统，用于响应用户的操作信息生成功率控制指令；

所述电源机箱，用于根据所述功率控制指令为所述功放机箱提供电源；

所述功放机箱，用于根据所述功率控制指令生成射频信号并输出。

在可选的实施方式中，所述电源机箱具有第一网口，所述功放机箱具有 第二网口；

所述第一网口与所述第二网口连接，以实现所述电源机箱与所述功放机 箱的电连接。

在可选的实施方式中，所述系统还包括上位机；

所述电源机箱还具有第三网口，所述电源机箱通过所述第三网口与所述 上位机连接；

所述上位机，用于发送电源控制指令至所述电源机箱；

所述电源机箱还用于在接收到所述电源控制指令时，更新与所述电源机 箱连接的设备的电源控制信息。

在可选的实施方式中，所述第三网口为RS232接口和/或RS485接口。

在可选的实施方式中，所述系统还包括显示屏；

所述显示屏与所述电源机箱通信连接；

所述显示屏，用于显示所述分体式高功率源控制系统的运行信息；所述 运行信息包括：所述电源机箱的电压、电流和温度，所述功放机箱的电压、 电流和温度，以及所述功放机箱的输出功率信号和反射功率信号的大小。

在可选的实施方式中，所述电源机箱还具有第一串行通信接口，所述显 示屏具有第二串行通信接口；

所述第一串行通信接口与所述第二串行通信接口连接，以实现所述显示 屏与所述电源机箱的通信。

在可选的实施方式中，所述功放机箱包括信号源产生与控制系统、信号 放大与增益调节系统、检波控制系统、功率使能控制系统和告警与保护系统；

所述信号源产生与控制系统，用于在接收到所述功率调节指令时，产生 初始射频信号；

所述信号放大与增益调节系统，用于调节所述初始射频信号的功率；

所述检波控制系统，用于当所述初始射频信号的反射功率的反向电平大 于设定门限值时，关闭所述信号放大与增益调节系统的使能；

所述功率使能控制系统，用于在检测到所述检波控制系统的功率使能按 键被开启时，检测所述检波控制系统的保护状态；

所述告警与保护系统，用于若所述分体式高功率源控制系统的运行信息 不符合安全阈值，则产生告警信号，并控制所述功放机箱停止工作；

其中，所述运行信息包括：所述电源机箱的电压、电流和温度，所述功 放机箱的电压、电流和温度，以及所述功放机箱的输出功率信号和反射功率 信号的大小。

在可选的实施方式中，所述电源机箱还用于检测所述分体式高功率源控 制系统的运行信息；所述运行信息包括：所述电源机箱的电压、电流和温度， 所述功放机箱的电压、电流和温度，以及所述功放机箱的输出功率信号和反 射功率信号的大小。

在可选的实施方式中，所述用户控制系统具有交互界面；

所述用户控制系统通过所述交互界面获取用户的操作信息；所述操作信 息包括：本地控制信息、远程控制信息、告警保护信息和程序升级信息。

第二方面，本发明还提供一种分体式高功率源，包括前述实施方式中任 意一项所述的分体式高功率源控制系统。

相较于现有技术，本发明实施例提供一种分体式高功率源控制系统和分 体式高功率源，涉及射频信号的功率控制领域。分体式高功率源控制系统包 括：电源机箱、功放机箱和用户控制系统；所述电源机箱与所述功放机箱、 所述用户控制系统分别电连接；所述用户控制系统，用于响应用户的操作信 息生成功率控制指令；所述电源机箱，用于根据所述功率控制指令为所述功 放机箱提供电源；所述功放机箱，用于根据所述功率控制指令生成射频信号 并输出。电源机箱可以提供用户本地控制、远程控制、告警与保护、程序升 级等功能；如，提供标准TCP\IP Modbus协议，电源控件通信、上位机通信 等；用户可以通过上位机PC软件或用户控制系统实现对电源控制系统数据的 交互，也可通过外置的显示屏实现人机交互。电源机箱可以通过网络通讯与 功放控制系统实现数据的交互；功放机箱系统可以作为信号源数据处理中心， 实现内部各个数据的监控、数据处理及上报，实现对射频信号的产生和控制。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施 例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要 使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施 例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不 付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的一种分体式高功率源控制系统的示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种分体式高功率源控制系统的示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种分体式高功率源控制系统的示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种分体式高功率源控制系统的示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种分体式高功率源控制系统的 示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种分体式高功率源控制系统的 示意图。

图标：分体式高功率源控制系统-30，电源机箱-310，第一网口-310a，第 三网口-310b，功放机箱-320，第二网口-320a，信号源产生与控制系统-3201， 信号放大与增益调节系统-3202，检波控制系统-3203，功率使能控制系统-3204， 告警与保护系统-3205，用户控制系统-330，上位机-340，显示屏-350。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不 是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以 以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制 要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明 的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其 他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实 体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体 或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含” 或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的 过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的 其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。 在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包 括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

为了至少解决背景技术提出的不足，本发明实施例提供一种分体式高功 率源控制系统，请参见图1，图1为本发明实施例提供的一种分体式高功率源 控制系统的示意图，该分体式高功率源控制系统30包括：电源机箱310、功 放机箱320和用户控制系统330。

电源机箱310与功放机箱320、用户控制系统330分别电连接。

例如，电源机箱310与功放机箱320可以通过以太网接口进行连接，电 源机箱310与用户控制系统330可以通过联锁接口进行连接。此外，当分体 式高功率源控制系统30的程序初始化完成后，电源机箱310可以开始检测分 体式高功率源控制系统30运行的各个参数指标，如电压、电流和温度等各个 参数。

用户控制系统330，用于响应用户的操作信息生成功率控制指令。

该操作信息可以是通过鼠标键盘等输入设备生成的，还可以是通过触摸 屏等交互设备生成的。

电源机箱310，用于根据功率控制指令为功放机箱320提供电源。

功放机箱320，用于根据功率控制指令生成射频信号并输出。

也就是说，电源机箱可以提供用户本地控制、远程控制、告警与保护、 程序升级等功能；如，提供标准TCP\IP Modbus协议，电源控件通信、上位 机通信等；用户可以通过上位机PC软件或用户控制系统实现对电源控制系统 数据的交互，也可通过外置的显示屏实现人机交互。电源机箱可以通过网络 通讯与功放控制系统实现数据的交互；功放机箱系统可以作为信号源数据处 理中心，实现内部各个数据的监控、数据处理及上报，实现对射频信号的产 生和控制。

在可选的实施方式中，为了实现电源机箱310与功放机箱320的电连接， 在图1的基础上，给出一种可能的实现方式，请参见图2，图2为本发明实施 例提供的另一种分体式高功率源控制系统的示意图，该电源机箱310具有第 一网口310a，功放机箱320具有第二网口320a。

第一网口310a与第二网口320a连接，以实现电源机箱310与功放机箱 320的电连接。

在可选的实施方式中，第一网口310a与第二网口320a均为RS232接口， 其还可以是其他以太网口，上述类型的网口不应视为对本发明保护范围的限 制。

在可选的实施方式中，为了实现对分体式高功率源控制系统30的电源控 制，在图1的基础上，给出一种可能的实现方式，请参见图3，图3为本发明 实施例提供的另一种分体式高功率源控制系统的示意图，分体式高功率源控 制系统30还可以包括上位机340。

电源机箱310还具有第三网口310b，电源机箱310通过第三网口310b与 上位机340连接。

例如，该第三网口310b为RS232接口和RS485接口中的任意一个或多 个，以便根据不同的上位机类型进行选择和替换。

上位机340用于发送电源控制指令至电源机箱310。

电源机箱310还用于在接收到电源控制指令时，更新与电源机箱310连 接的设备的电源控制信息。

在一种可能的情况下，上位机340的上述功能还可以由用户控制系统330 实现。

在可选的实施方式中，为了对分体式高功率源控制系统30的运行状况等 进行监控，在图1的基础上，给出一种可能的实现方式，请参见图4，图4为 本发明实施例提供的另一种分体式高功率源控制系统的示意图，分体式高功 率源控制系统30还可以包括显示屏350。

显示屏350与电源机箱310通信连接。例如，电源机箱310还具有第一 串行通信接口，显示屏350具有第二串行通信接口；第一串行通信接口与第 二串行通信接口连接，以实现显示屏350与电源机箱310的通信。

显示屏350，用于显示分体式高功率源控制系统的运行信息。该运行信息 包括：电源机箱310的电压、电流和温度，功放机箱320的电压、电流和温 度，以及功放机箱320的输出功率信号和反射功率信号的大小。

在可选的实施方式中，为了生成符合需求的射频信号，在图1的基础上， 给出一种可能的实现方式，请参见图5，图5为本发明实施例提供的另一种分 体式高功率源控制系统的示意图，功放机箱320包括信号源产生与控制系统 3201、信号放大与增益调节系统3202、检波控制系统3203、功率使能控制系 统3204和告警与保护系统3205。

信号源产生与控制系统3201用于在接收到功率调节指令时，产生初始射 频信号。

例如，系统的小信号源由PLL频率合成器产生，用户通过设置所需的源 参数，系统会描负载的最佳工作频点，并自动追踪到最佳频率功率输出。用 户可通过LCD显示屏查看系统的当前各种参数设置状态。

信号放大与增益调节系统3202用于调节初始射频信号的功率。

例如，信号放大与增益调节系统3202中可以内置两级衰减器，通过判断 用户设置的输出功率值，内部的衰减器一级做大大范围功率调节，一级做精 准功率调节，可快速的输出用户所需的功率值。信号放大与增益调节系统3202 可以实时将用户调整后的功率数据通过显示屏显示出来。

检波控制系统3203用于当初始射频信号的反射功率的反向电平大于设定 门限值时，关闭信号放大与增益调节系统的使能。

例如，检波控制系统3203可采集检测设备的功率参数，如输出功率、反 射功率、用户反射功率、驻波比等。检波控制系统具有以下功能：1，检波控 制系统3203检测系统反射功率的反向电平，若反向电平大于设定的门限值， 则关闭功放使能，对系统进行保护；若在正常范围内，则通过显示屏显示当 前反射功率值。2，检波控制系统3203检测系统输出功率的正向电平，并根 据正反向电平计算出驻波比，若驻波比大于设定的门限值，则关闭功放使能， 对系统进行保护；若在正常范围内，则通过显示屏显示当前输出功率值和驻 波比大小。3，检波控制系统3203检测用户的反射功率的反向电平，若反向 电平大于设定的门限值，则关闭功放使能，对系统进行保护；若在正常范围 内，则通过显示屏显示当前用户反射功率值。

功率使能控制系统3204用于在检测到检波控制系统的功率使能按键被开 启时，检测检波控制系统的保护状态。

例如，功率使能控制系统3204一直会检测用户的功率使能按键。若用户 开启功率输出，则功率使能控制系统3204检测到开启状态后，再检测系统的 保护状态，若保护状态无异常，则打开功率输出，并一直循环检测系统的保 护状态。若功率使能控制系统3204检测到用户关闭功率输出状态或检测到系 统的保护状态出现异常时，都会关闭功能使能，对系统进行保护。当故障排 除后，用户可重新开启分体式高功率源控制系统。

告警与保护系统3205用于若分体式高功率源控制系统的运行信息不符合 安全阈值，则产生告警信号，并控制功放机箱320停止工作。

其中，运行信息包括：电源机箱310的电压、电流和温度，功放机箱320 的电压、电流和温度，以及功放机箱320的输出功率信号和反射功率信号的 大小。

例如，分体式高功率源控制系统30可以具有完善的告警和保护功能，当 系统的电压、电流、温度、反射功率和驻波比等各个指标不在设定安全范围 内，告警与保护系统3205会发出告警信号，并关闭相应的功能对系统实施保 护。只有当相应的告警信号解除后，才可重新运行分体式高功率源控制系统 30。

在可选的实施方式中，电源机箱310还可以用于检测分体式高功率源控 制系统的运行信息。该运行信息包括：电源机箱310的电压、电流和温度， 功放机箱320的电压、电流和温度，以及功放机箱320的输出功率信号和反 射功率信号的大小。

在可选的实施方式中，用户控制系统330可以具有交互界面。该交互界 面可以在显示屏上，例如，该显示屏是一个触摸屏，其既可以实现显示功能， 又可以实现交互功能。

用户控制系统330通过交互界面获取用户的操作信息。该操作信息包括： 本地控制信息、远程控制信息、告警保护信息和程序升级信息。

为了便于理解上述的分体式高功率源控制系统30，本发明实施例提供一 种可能的完整实施例，请参见图6，图6为本发明实施例提供的另一种分体式 高功率源控制系统的示意图，电源机箱主要提供用户本地控制、远程控制、 告警与保护、程序升级等功能；提供标准TCP\IP Modbus协议，电源控件通 信、上位机通信等。可通过上位机PC软件或用户控制系统实现对电源控制系 统数据的交互，也可通过外置的显示屏实现人机交互。电源机箱通过网络通 讯与功放控制系统实现数据的交互。功放机箱系统为信号源数据处理中心， 实现内部各个数据的监控、数据处理及上报。

此外，本发明实施例还提供一种分体式高功率源，其包括前述实施方式 中任意一项的分体式高功率源控制系统。

综上，本发明提供一种分体式高功率源控制系统和分体式高功率源，涉 及射频信号的功率控制领域。分体式高功率源控制系统包括：电源机箱、功 放机箱和用户控制系统；所述电源机箱与所述功放机箱、所述用户控制系统 分别电连接；所述用户控制系统，用于响应用户的操作信息生成功率控制指 令；所述电源机箱，用于根据所述功率控制指令为所述功放机箱提供电源； 所述功放机箱，用于根据所述功率控制指令生成射频信号并输出。电源机箱 可以提供用户本地控制、远程控制、告警与保护、程序升级等功能；如，提 供标准TCP\IP Modbus协议，电源控件通信、上位机通信等；用户可以通过 上位机PC软件或用户控制系统实现对电源控制系统数据的交互，也可通过外 置的显示屏实现人机交互。电源机箱可以通过网络通讯与功放控制系统实现 数据的交互；功放机箱系统可以作为信号源数据处理中心，实现内部各个数 据的监控、数据处理及上报，实现对射频信号的产生和控制。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法， 也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例 如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和 计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或 框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、 程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指 令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可 以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基 本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。 也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方 框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现， 或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独 立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形 成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用 时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的 技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可 以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中， 包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者 网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的 存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、 随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以 存储程序代码的介质。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本 领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和 原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护 范围之内。

Claims (10)

1.一种分体式高功率源控制系统，其特征在于，包括：电源机箱、功放机箱和用户控制系统；

所述电源机箱与所述功放机箱、所述用户控制系统分别电连接；

所述用户控制系统，用于响应用户的操作信息生成功率控制指令；

所述电源机箱，用于根据所述功率控制指令为所述功放机箱提供电源；

所述功放机箱，用于根据所述功率控制指令生成射频信号并输出。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电源机箱具有第一网口，所述功放机箱具有第二网口；

所述第一网口与所述第二网口连接，以实现所述电源机箱与所述功放机箱的电连接。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括上位机；

所述电源机箱还具有第三网口，所述电源机箱通过所述第三网口与所述上位机连接；

所述上位机，用于发送电源控制指令至所述电源机箱；

所述电源机箱还用于在接收到所述电源控制指令时，更新与所述电源机箱连接的设备的电源控制信息。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第三网口为RS232接口和/或RS485接口。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括显示屏；

所述显示屏与所述电源机箱通信连接；

所述显示屏，用于显示所述分体式高功率源控制系统的运行信息；所述运行信息包括：所述电源机箱的电压、电流和温度，所述功放机箱的电压、电流和温度，以及所述功放机箱的输出功率信号和反射功率信号的大小。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述电源机箱还具有第一串行通信接口，所述显示屏具有第二串行通信接口；

所述第一串行通信接口与所述第二串行通信接口连接，以实现所述显示屏与所述电源机箱的通信。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述功放机箱包括信号源产生与控制系统、信号放大与增益调节系统、检波控制系统、功率使能控制系统和告警与保护系统；

所述信号源产生与控制系统，用于在接收到所述功率调节指令时，产生初始射频信号；

所述信号放大与增益调节系统，用于调节所述初始射频信号的功率；

所述检波控制系统，用于当所述初始射频信号的反射功率的反向电平大于设定门限值时，关闭所述信号放大与增益调节系统的使能；

所述功率使能控制系统，用于在检测到所述检波控制系统的功率使能按键被开启时，检测所述检波控制系统的保护状态；

所述告警与保护系统，用于若所述分体式高功率源控制系统的运行信息不符合安全阈值，则产生告警信号，并控制所述功放机箱停止工作；

其中，所述运行信息包括：所述电源机箱的电压、电流和温度，所述功放机箱的电压、电流和温度，以及所述功放机箱的输出功率信号和反射功率信号的大小。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电源机箱还用于检测所述分体式高功率源控制系统的运行信息；所述运行信息包括：所述电源机箱的电压、电流和温度，所述功放机箱的电压、电流和温度，以及所述功放机箱的输出功率信号和反射功率信号的大小。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述用户控制系统具有交互界面；

所述用户控制系统通过所述交互界面获取用户的操作信息；所述操作信息包括：本地控制信息、远程控制信息、告警保护信息和程序升级信息。

10.一种分体式高功率源，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的分体式高功率源控制系统。

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