CN114087817A - 一种用于线性斯特林制冷机的变频控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于线性斯特林制冷机的变频控制方法，包括利用安装在线性制冷机腔体里的测温二极管测量腔体内温度，并根据测温结果以及线性斯特林制冷机所处的工况，处理器自适应调整电机的控制频率，使得腔体内温度满足预设的要求。本发明能够解决按照现有线性斯特林制冷机驱动控制器控制方法，无法达到控温精度要求，且系统资源不足等问题，适用于对控温精度要求较高的场合。

Description

一种用于线性斯特林制冷机的变频控制方法

技术领域

本发明属于线性斯特林制冷机的控制领域，具体涉及一种用于线性斯特林制冷机的变频控制方法。

背景技术

线性斯特林制冷机由于采用压缩机与膨胀机分离的结构方式，冷指远离了振动较大的压缩机端，振动对红外探测器的影响减小，并且其采用双活塞对置方式进行驱动，使得压缩机动子的动量得到平衡，结构简化，噪声和振动也大幅减小，从而提高了制冷机的可靠性。随着大面阵红外焦平面探测器的发展，红外热成像系统对大制冷量的线性斯特林制冷机需求增加，这加速推动了大功率线性斯特林制冷机驱动控制电路的发展。

线性斯特林制冷机驱动控制器的功能即是通过控制模块、驱动模块和温度反馈等实现线性斯特林制冷机的驱动和温度控制。电路的工作原理是采用交流电机的变频调速原理，由处理器控制程序产生SPWM波，通过电压提升和功率转换后生成两路功率驱动波，交替的通过直线电机的两组对置线圈，在线圈中产生同频反相的电磁推力，带动制冷机做功。

当制冷机到达预定温度前，制冷机可以最大功率全速运转，同时温度采集和处理电路实时将制冷机的温度信号送入处理器，处理器根据目前的工作阶段对控制信号进行动态调整，当制冷温度到达预置温度后，处理器会进行动态PID调节，控制制冷机的运动状态以使温度稳定在预置温度点。

由于上面上的线性斯特林制冷机驱动控制器大多是国外产，价格非常高昂。为此，需要对其内部器件进行国产化产化，但是由于部分国产器件性能参差不齐，性能无法对标进口器件，若按照现有线性斯特林制冷机驱动控制器控制方法，则无法达到控温精度要求，且存在系统资源不足等问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种用于线性斯特林制冷机的变频控制方法，能够解决按照现有线性斯特林制冷机驱动控制器控制方法，无法达到控温精度要求，且系统资源不足等问题，适用于对控温精度要求较高的场合。

为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种用于线性斯特林制冷机的变频控制方法，包括：

利用安装在线性制冷机腔体里的测温二极管测量腔体内温度，并根据测温结果以及线性斯特林制冷机所处的工况，处理器自适应调整电机的控制频率，使得腔体内温度满足预设的要求。

可选地，当线性斯特林制冷机处于刚启动阶段时，所述处理器自适应调整线性制冷机的控制频率，使得腔体内温度满足预设的要求，具体为：

当测温二极管的电压低于第一预设值时，通过处理器调整电机的控制频率，使电机工作在全电机额定功率的30％以内。

可选地，所述第一预设值为0.8V。

可选地，当线性斯特林制冷机处于全速工作阶段时，所述处理器自适应调整线性制冷机的控制频率，使得腔体内温度满足预设的要求，具体为：

当测温二极管的电压低于第二预设值时，通过处理器调整电机的控制频率，使电机工作在全电机额定功率的90％～98％。

可选地，所述第二预设值为目标值控温精度-0.2mV。

可选地，当线性斯特林制冷机处于控温工作阶段时，所述处理器自适应调整线性制冷机的控制频率，使得腔体内温度满足预设的要求，具体为：

当测温二极管的电压波动大于±0.02mV时，处理器基于设于电源与处理器之间的采样电阻的电压，计算出控温电流，并根据控温电流和测温结果，自适应调整线性制冷机的控制频率，使得腔体内温度满足预设的要求。

可选地，所述根据控温电流和测温结果，自适应调整线性制冷机的控制频率，使得腔体内温度满足预设的要求，具体为：

当控温电流的波动超过预设比例，处理器结合测温电压波动和控温电流波动，自适应调整电机的控制频率，使控温电流波动小于20％，使测温阶段测温二极管波动小于±0.1mV。

可选地，所述预设比例为10％。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明的一种线性斯特林制冷机的自适应变频控制方法，解决了按照现有线性斯特林制冷机驱动控制器控制方法，无法达到控温精度要求、系统资源不足等缺点，可以用于对控温精度要求较高的场合。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。

下面对本发明的应用原理作详细的描述。

本发明提供了一种用于线性斯特林制冷机的变频控制方法，具体包括以下步骤：

利用安装在线性制冷机腔体里的测温二极管测量腔体内温度，并根据测温结果以及线性斯特林制冷机所处的工况，处理器自适应调整电机的控制频率，使得腔体内温度满足预设的要求。

当线性斯特林制冷机处于刚启动阶段时，所述处理器自适应调整线性制冷机的控制频率，使得腔体内温度满足预设的要求，具体为：

当测温二极管的电压低于第一预设值时，通过处理器调整电机的控制频率，使电机工作在全电机额定功率的30％以内。在具体实施过程中，所述第一预设值可以设置为0.8V。

当线性斯特林制冷机处于全速工作阶段时，所述处理器自适应调整线性制冷机的控制频率，使得腔体内温度满足预设的要求，具体为：

当测温二极管的电压低于第二预设值时，通过处理器调整电机的控制频率，使电机工作在全电机额定功率的90％～98％。在具体实施过程中，所述第二预设值为目标值控温精度 -0.2mV。

当线性斯特林制冷机处于控温工作阶段时，所述处理器自适应调整线性制冷机的控制频率，使得腔体内温度满足预设的要求，具体为：

当测温二极管的电压波动大于±0.02mV时，处理器基于设于电源与处理器之间的采样电阻的电压，计算出控温电流，并根据控温电流和测温结果，自适应调整线性制冷机的控制频率，使得腔体内温度满足预设的要求。

在具体实施过程中，所述根据控温电流和测温结果，自适应调整线性制冷机的控制频率，使得腔体内温度满足预设的要求，具体为：

当控温电流的波动超过预设比例，处理器结合测温电压波动和控温电流波动，自适应调整电机的控制频率，使控温电流波动小于20％，使测温阶段测温二极管波动小于±0.1mV。所述预设比例为10％。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种用于线性斯特林制冷机的变频控制方法，其特征在于，包括：

利用安装在线性制冷机腔体里的测温二极管测量腔体内温度，并根据测温结果以及线性斯特林制冷机所处的工况，处理器自适应调整电机的控制频率，使得腔体内温度满足预设的要求。

2.根据权利要求1所述的一种用于线性斯特林制冷机的变频控制方法，其特征在于，当线性斯特林制冷机处于刚启动阶段时，所述处理器自适应调整线性制冷机的控制频率，使得腔体内温度满足预设的要求，具体为：

当测温二极管的电压低于第一预设值时，通过处理器调整电机的控制频率，使电机工作在全电机额定功率的30％以内。

3.根据权利要求3所述的一种用于线性斯特林制冷机的变频控制方法，其特征在于，所述第一预设值为0.8V。

4.根据权利要求1所述的一种用于线性斯特林制冷机的变频控制方法，其特征在于，当线性斯特林制冷机处于全速工作阶段时，所述处理器自适应调整线性制冷机的控制频率，使得腔体内温度满足预设的要求，具体为：

当测温二极管的电压低于第二预设值时，通过处理器调整电机的控制频率，使电机工作在全电机额定功率的90％～98％。

5.根据权利要求4所述的一种用于线性斯特林制冷机的变频控制方法，其特征在于，所述第二预设值为目标值控温精度-0.2mV。

6.根据权利要求1所述的一种用于线性斯特林制冷机的变频控制方法，其特征在于，当线性斯特林制冷机处于控温工作阶段时，所述处理器自适应调整线性制冷机的控制频率，使得腔体内温度满足预设的要求，具体为：

当测温二极管的电压波动大于±0.02mV时，处理器基于设于电源与处理器之间的采样电阻的电压，计算出控温电流，并根据控温电流和测温结果，自适应调整线性制冷机的控制频率，使得腔体内温度满足预设的要求。

7.根据权利要求6所述的一种用于线性斯特林制冷机的变频控制方法，其特征在于，所述根据控温电流和测温结果，自适应调整线性制冷机的控制频率，使得腔体内温度满足预设的要求，具体为：

当控温电流的波动超过预设比例，处理器结合测温电压波动和控温电流波动，自适应调整电机的控制频率，使控温电流波动小于20％，使测温阶段测温二极管波动小于±0.1mV。

8.根据权利要求7所述的一种用于线性斯特林制冷机的变频控制方法，其特征在于，所述预设比例为10％。